Какое влияние оказывает тепловая обработка продуктов на состав белков
Как приготовить продукты питания, чтобы организм получил достаточное количество самого необходимого для него вещества
Белки являются основной составной частью всех тканей организма и каждой его клетки. Белки пищи расходуются, прежде всего, на восстановление износившихся белковых частиц в организме и на рост новых клеток. Их невозможно заменить даже потребляемыми в значительном количестве углеводами и жирами, в то время как последние могут в значительной своей части заменяться друг другом или белком.
О цепочках аминокислот начистоту
Главным источником белка в питании являются продукты животного происхождения; много белка содержат также некоторые растительные продукты. Так, например, в 100 граммах различных продуктов содержится следующее количество белка: в мясе (без костей) — около 20 г, в рыбе (без костей) — около 18 г, в яйцах — 12 г, в твороге — 15 г, в нежирном сыре — 28 г, в хлебе — 6 г, в крупе — 6,5 .г, в орехах — 12 г, в бобовых — 18 г, в сое — 40 г. По значению для организма белки делят на полноценные и неполноценные (в зависимости от содержания в них различных аминокислот).
Белки представляют собой сложные химические вещества, которые при пищеварении в кишечнике распадаются на более простые составные части — аминокислоты, всасывающиеся в кровь. Полноценными являются белки, содержащие все аминокислоты, из которых строятся белки тела человека и которые не образуются в человеческом организме. Обычно считают, что таковыми являются только белки животного происхождения. Тем не менее, советским ученым удалось доказать, что, например, белки картофеля и капусты также содержат все необходимые для организма аминокислоты. Признано, что в пищевом рационе не менее одной трети белка должно быть животного происхождения, при этом большое значение имеет разнообразие продуктов, сочетание которых обеспечивает организм всеми необходимыми аминокислотами. Так, например, сочетание гречневой каши с молоком создает наиболее благоприятный для организма аминокислотный состав; то же дает сочетание капусты, хлеба и яйца (знаменитые «бабушкины» пирожки с капустой и яйцом).
Помощь при болезнях
Здоровый взрослый человек в обычных условиях не накапливает в своем организме белка, а расходует весь белок пищевого рациона. Однако в период активного роста у подростков, при беременности, после тяжелых заболеваний, приводящих к истощению, при заживлении ран после операций организм задерживает часть белка, поступающего с пищей, используя его для нового построения тканей. В лечебном питании белок широко применяется при различных заболеваниях: так, при болезнях печени используется свойство творожного белка уменьшать вредное накопление жира в печени. Белки мяса способствуют укреплению сердечной мышцы.
Белок имеет большое значение в лечебном питании при туберкулезе, малокровии, при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, протекающей при явлениях истощения и витаминной недостаточности. Животный белок назначается при лечении тучности, так как он усиливает окислительные процессы в организме и тем самым способствует использованию организмом собственного жира.
Нет такого заболевания, при котором белки исключались бы полностью из пищевого рациона. При некоторых болезнях (воспаление почек и др.) применение белков резко ограничивается, но только на короткий срок. У здорового человека норма белка в пищевом рационе зависит от возраста и профессии, а у больного — от характера заболевания и состояния организма.
В детском питании норма белка колеблется от 2—2,5 до 4 г на 1 кг веса ребенка (в раннем возрасте дают наибольшее количество белка на 1 кг веса). Норма белка для взрослого не меньше 1 г на 1 кг веса; при средней физической нагрузке норма повышается до 1,5—1,8 г на 1 кг веса, т. е. до 100—110 г на день, а при тяжелом труде, требующей большого расхода сил, — до 2—2,5 г, т. е. до 140 г на день. В санаториях и домах отдыха средней нормой белка в суточном рационе считается 120— 125 г, высшей — 140—150 г. Нецелесообразно включать в рацион больше 150 г белка на длительный срок, так как это вредно отражается на нервной системе, печени, почках и на обмене веществ.
Готовим правильно!
Большое воздействие на количество и качество белков в пищевых продуктах оказывает кулинарная обработка. Для иллюстрации значения правильной кулинарной обработки для вкусовых и питательных качеств блюд приведем некоторые данные по обработке мяса.
При замораживании мяса соки выходят в межклеточные пространства; однако мышечные волокна мяса способны вновь впитать в себя эти соки, если процесс оттаивания производится постепенно. Быстрое оттаивание мяса снижает питательную ценность продукта и вкусовые свойства готовых блюд: мясо становится жестким, волокнистым и невкусным. Особенно негативно влияет оттаивание мороженого мяса в воде: потери белка становятся в 10 раз больше, чем при оттаивании мяса на воздухе, к тому же увеличиваются потери в полуфабрикатах, приготовляемых из мяса, размороженного в воде.
Потери сока, а вместе с ним и белка, достигают 10%, если мороженое мясо разрезают на небольшие куски. Таким образом, медленным оттаиванием мороженого мяса на воздухе при невысокой температуре можно в значительной мере сократить потери белка и сохранить вкусовые свойства пищи. Питательная ценность мяса снижается, а вкус блюд ухудшается, если мясо пропустить через мясорубку с тупыми ножами, так как при этом мясо не режется, а мнется и теряет сок.
Тепловая обработка значительно изменяет качество белков пищевых продуктов. При правильной тепловой обработке белковоподобные вещества соединительной ткани мяса и рыбы, состоящие из не усваиваемого организмом, нерастворимого в воде вещества — коллагена, — превращаются в усвояемый организмом, растворяющийся в воде клей — глютин; при этом истинный белок мышц делается более доступным для воздействия пищеварительных соков.
Процесс перехода нерастворимых веществ в глютин начинается при температуре продукта в 70°; он быстро происходит в нежных сортах мяса (вырезка, спинная часть), в мясе молодых животных, птиц. Значительно медленнее этот процесс происходит в более грубых сортах мяса (грудинка, шея и др.) и в мясе старых животных. Жарение, т. е. тепловая обработка при температуре около 130° без воды, грубых сортов мяса приводит к тому, что коллаген высыхает, прежде чем он переходит в глютин, и поэтому усвояемость белков мяса снижается. Такие сорта мяса необходимо тушить или варить. Переход коллагена в глютин совершается более интенсивно при кислой реакции, поэтому грубые сорта мяса и особенно мясо диких животных предварительно маринуют). Не растворимые в воде вещества рыбы быстро переходят в «клей», поэтому сроки тепловой обработки рыбы по сравнению с мясом должны быть значительно сокращены.
При тепловой обработке белки мяса, рыбы, яиц денатурируются (свертываются и становятся нерастворимыми в воде), и усвояемость их повышается. Значительно возрастает также усвояемость растительных белков при тепловой обработке, так, например, белки бобовых усваиваются в 2 раза больше (от 30 до 60%). Однако излишняя тепловая обработка или неправильный температурный режим приводит к вторичной денатурации белков, и в связи с этим их усвояемость снижается.
При жарении мяса и рыбы образуются ароматические вещества, которые повышают вкусовые свойства продукта и их усвоение. Однако если температура продукта при жарении значительно превышает 130°, то в корочке образуются химические соединения, имеющие «пригорелый» запах и вкус. Длительность жарения, температурный режим, размер обжариваемых кусков влияют на качество белков, их усвояемость и продолжительность пребывания пищи в желудке.
Варка мяса и рыбы в воде сопровождается переходом в отвар экстрактивных азотистых (белковых) веществ, которые при одних заболеваниях исключаются из пищевого рациона, а при других используются для возбуждения аппетита и усиления образования пищеварительных соков.
Варка на пару приводит к меньшему «выщелачиванию», нежели варка в воде; при тушении выщелачивание ниже, чем при варке (влияет количество жидкости); варка при температуре 85-90° после закипания воды уменьшает потерю мясом сока по сравнению с варкой при слабом кипении; варка при длительном, сильном кипении приводит ко вторичной денатурации белков (влияние температурного режима).
Таким образом, строгое соблюдение технологического режима приготовления пищи является важнейшим моментом, определяющим количество и качество белков в пищевых продуктах и в связи с этим вкусовые качества пищи и ее питательную ценность.
В современном мире одна из самых серьёзных проблем, влияющих на здоровье цивилизованного человека это ожирение. Даже несколько лишних килограмм пагубно влияют на сердечно-сосудистую систему, суставы и позвоночник. Если исключить медицинские проблемы возникновения ожирения, то причинами набора лишнего веса чаще всего являются неправильное питание, низкая физическая активность и стресс.
В последние несколько десятков лет общество активно взялось за эту проблему, и врачи-диетологи составили десятки программ питания основанных на всевозможных исследованиях. Но самым популярным и эффективным способом избавится от лишнего веса до сих пор остаётся подсчёт калорий рациона.
Каждый продукт обладает калорийностью, и они практически все сведены во едино в таблицах, которые находятся в свободном доступе. Обладая этой информацией и зная вес продукта, мы легко можем посчитать калорийность рациона и регулировать его исходя из своих целей.
И вот здесь встаёт вопрос: а так ли всё просто?
Согласитесь, мало кто из нас способен всю жизнь питаться сырым мясом или грызть сырые макароны. Разрабатывая программу ежедневного питания мы включаем в неё не столько продукты, сколько блюда, которое предполагает термическую обработку. Учёные выяснили, что воздействие температуры на продукты влияет на калорийность блюда уменьшая или увеличивая её в зависимости от способа приготовления.
Давайте подробно разберём влияние каждого вида приготовления на общую калорийность блюда.
ВАРКА
Этот способ приготовления обычно уменьшает калорийность блюда примерно на 10—20%. Практически все продукты после варки лишаются излишка жира, белка или части сахаров. Однако в каждом правиле есть исключение, и в данном случае им являются крахмалосодержащие овощи (морковь, картофель, свёкла) – они увеличивают свою калорийность примерно на 30% после варки из-за преобразования крахмала.
ЖАРКА
Принято считать, что жареные блюда очень калорийные. Но в действительности при жарке продукты также могут терять свою калорийность, если производить этот вид термической обработки на гриле или сухой сковороде. В таком случае продукт, как и в случае варки, будет лишаться излишка жиров, белков и сахаров под воздействием температуры тем самым снижая энергетическую ценность блюда.
А вот жарка на масле, наоборот, приводит к резкому, около 20%, увеличению калорийности продуктов, поэтому это необходимо учитывать при составлении рациона.
ТУШЕНИЕ
Наиболее лояльный вид приготовления. По технологии не сильно отличается отварки, если не добавлять масла. Однако все лишние калории переходят в подливу, которую в отличие от бульона не слить, и остаются в блюде. Именно поэтому тушёные продукты максимально приближены по калорийности к сырым.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ НА ПАРУ
Это самый диетический способ приготовления. Всего на 3-5% изменяется калорийность продуктов при этом виде термической обработки, но сохраняются все их полезные свойства: белки, витамины, микроэлементы. Именно поэтому приготовление на пару рекомендуется диетологами всего мира как наиболее частый способ приготовления блюд.
ЗАПЕКАНИЕ В ДУХОВКЕ
Запекание практически не влияет на изменение калорийности за счёт потери жира или белка. Но довольно большое количество продуктов теряет влагу при запекании что приводит к незначительному, но увеличению калорийности блюда. Самый точный способ узнать, насколько изменилась калорийность взвесить продукты до приготовления и после, тем самым узнав количество потери жидкости.
Нативные свойства белков, входящих в состав пищевых продуктов, при нагревании претерпевают существенные изменения вследствие их денатурации. В результате уменьшается их растворимость и способность набухать, снижается биологическая активность, изменяется атакуемость пищеварительными ферментами, физические свойства и др.
Степень изменения этих свойств зависит от глубины денату- рационных изменений в структуре белковой молекулы, которые обусловливаются температурой и продолжительностью теплового воздействия на белки пищевых продуктов.
В зависимости от способа тепловой обработки (варка, при- пускание, жарка) продукт прогревается до разной температуры и продолжительность теплового воздействия также различается. Так, в полностью прожаренном мясе температура внутри куска достигает 80—82 °С, а при варке — 90—94 °С. В кулинарной практике иногда, например, бифштекс жарят до полуготовности (температура в центре куска 60—65 °С, цвет на разрезе красноватый). В куске припущенной рыбы к моменту достижения готовности температура в центре составляет 80—82 °С, а при варке — 95 °С. При нагревании мяса и рыбы до более высоких температур уменьшается растворимость мышечных белков, снижается водоудерживающая способность, ухудшаются органолептические показатели.
Для улучшения консистенции соусов в качестве загустителя используют пшеничную муку, которую предварительно подвергают нагреву (пассерованию) при температурах выше 100 °С: для красных соусов муку пассеруют при 150—160 °С без жира, а для белых соусов пассеруют с жиром при температуре 120 °С. В результате такой обработки белки муки денатурируют, их растворимость снижается и они не способны образовывать клейковину, как это имеет место в случае с белками сырой муки.
О глубине денатурационных изменений мышечных белков мяса и рыбы можно судить по степени снижения их растворимости по мере повышения температуры нагревания, а влияние нагрева на растворимости белков муки можно выявить, сравнивая количество растворимых белков в прогретой и непрогретой муке.
Цель работы — выявить влияние нагревания до разной температуры на растворимость и биологическую активность белков мяса, рыбы и муки.
Объекты исследования — фарш говяжий; фарш из филе рыбы без кожи; мука пшеничная прогретая и непрогретая.
Приборы, оборудование, посуда. Рефрактометр; фотоэлектроколориметр; мясорубка; термометры; конические колбы объемом 150 и 250 см3; воронки; пробирки; пробирки градуированные на 20 см3; фильтры; градуированные пипетки вместимостью 1, 2 и 5 см3; стеклянные палочки, химические стаканчики вместимостью 100 см3.
Реактивы. 20 %-ный раствор сульфосалициловой кислоты; биуретовый реактив; 5%-ный раствор перекиси водорода; 6%-ный раствор NaCl; 30%-ный раствор едкого натра; 2%-ный раствор сернокислой меди.
Техника выполнения работы
Работа проводится с одним или двумя объектами животного происхождения, которые нагреваются до температур, указанных преподавателем (50, 60, 70, 80, 90 и 100 °С), а также с прогретой и непрогретой мукой.
Из каждого объекта исследования вначале экстрагируют растворимые белки, а затем в фильтратах определяют количество белка разными методами (рефрактометрическим, осаждения, колориметрическим) и активность фермента каталазы.
Определение количества растворимых белков
Фарш мясной или рыбный. В конические колбы вместимостью 150 см3 поместить навески по 10 г (количество навесок и температуры указываются преподавателем), добавить по 40 мл воды, тщательно при помощи стеклянной палочки размешать до однородной массы и выдержать 15 мин для более полной экстракции водорастворимых белков. Одну пробу оставить в качестве контрольной, остальные — поместить в водяные бани и нагреть до температуры, указанной преподавателем.
Описать цвет контрольного и прогретых образцов фаршей. Пробы оставить для осаждения взвешенных частиц, после чего растворы белка отфильтровать через бумажные фильтры в стаканчики. Произвести оценку цветности фильтратов.
Количество белка в фильтрате определить рефрактометрическим, колорометрическим методами и осаждением.
Метод осаждения. В градуированные пробирки налить по 5 мл фильтрата, добавить по 2 мл 20%-ной сульфосалициловой кислоты, пробирки закрыть пробками, перемешать содержимое и оставить на 20 мин. Отметить объемы выпавших осадков.
При рефрактометрическом определении белка в фильтратах исходят из того, что изменение коэффициентов преломления в фильтратах зависит только от количества белков в растворе, так как количество экстрагируемых из фарша экстрактивных и минеральных веществ при тепловой обработке практически не изменяется.
На призму рефрактометра наносят 2—3 капли фильтрата и снимают показания. Для каждого фильтрата делают три измерения и определяют среднее арифметическое. По показаниям рефрактометра находят количество сухих веществ в фильтрате. Производят оценку полученных результатов.
Колориметрическое определение белков проводят по биурето- вой реакции. Для этого к 5 мл каждого фильтрата приливают по 5 мл 30%-ного раствора гидрата окиси натрия и 1 мл 3,1%-ного раствора сернокислой меди. Содержимое пробирок осторожно перемешивают и отмечают интенсивность биуретовой реакции по результатам визуальных наблюдений относительно контрольного образца или проводят колориметрирование на фотоэлектроколориметре.
Перед измерением оптической плотности растворов на фотоэлектроколориметре сначала растворы фильтруют через фильтр № 3 со стеклянной пластинкой (бумажные фильтры поглощают растворы биуретовых комплексов). Профильтрованные растворы колориметрируют в кювете с расстоянием между рабочими гранями 10 мм с зеленым светофильтром против холостого раствора. Дать оценку измерения оптической плотности испытуемых растворов.
Определение активности фермента каталазы. Биологическую активность белков можно определить по активности фермента каталазы. С этой целью в пробирки приливают по 2 см3 каждого фильтрата и добавляют по 0,4 мл раствора перекиси водорода. По количеству выделяющихся пузырьков в каждой пробирке (визуально) дать оценку по 5-балльной шкале активности каталазы.
Результаты работы оформить в виде следующей таблицы.
Объекты исследования | Коэффициент преломления раствора | Объем выпавшего осадка белков, см3 | Оптическая плотность растворов биуретовых комплексов | Интенсивность окраски биуретовых комплексов | Интенсивность выделения пузырьков кислорода, баллы |
Вытяжка из фарша: | |||||
сырого | |||||
прогретого до, °С | |||||
50 | |||||
60 | |||||
70 | |||||
100 |
Мука. Муку прогреть в сушильном шкафу при температуре 160 °С в течение 40 мин до светло-коричневого цвета для денатурации белков.
На весах отвесить навески по 10 г прогретой и непрогретой муки, перенести их в колбы емкостью 250 см3 и залить десятикратным количеством 6%-ного раствора NaCl. Колбы закрыть пробками и поставить на 10 мин в аппарат для встряхивания. После перемешивания отфильтровать вытяжки и фильтрат перенести в конические колбы емкостью 100 см3. Вместо фильтрования можно суспензию отцентрифугировать и фильтрат слить в конические колбы вместимостью 100 см3.
Об изменении растворимости белков муки в результате тепловой обработки судят по объему осадка, образовавшегося при осаждении их 20%-ным раствором сульфосалициловой кислоты или по интенсивности биуретовой реакции.
Метод осаждения. В градуированные пробирки налить по 5 мл фильтрата (центрифугата) из прогретой и непрогретой муки. В каждую пробирку внести пипеткой 2 см3 20%-ной сульфосалициловой кислоты, закрыть пробками, перемешать их содержимое и оставить на 20 мин для осаждения свернувшегося белка. Сравнить объемы полученных осадков.
Биуретовая реакция. В две пробирки налить по 3 см3 фильтрата (центрифугата) вытяжек из прогретой и непрогретой муки, прилить равный объем 30%-ного раствора едкого натра и 2—3 капли 2%-ного раствора сернокислой меди. Отметить интенсивность биуретовой реакции.
Выводы. В выводах отразить влияние температуры прогрева образцов фарша и муки на растворимость белков.