Проблема пищевых добавок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Изучение пищевых  добавок в школе

Пищевые добавки – это  химические вещества, добавляемые к  пищевым продуктам с целью  улучшить вкус, повысить питательную  ценность или замедлить порчу  продукта. В последнее время общественность озабочена массовым промышленным применением  пищевых добавок: их безвредность вызывает сомнения. Между тем пищевые добавки  – не новое изобретение. Еще в  далекой древности человек открыл, что, например, соль (встречающийся  в природе хлорид натрия) предохраняет мясо от порчи. С расширением знаний о пище и развитием технологий производства продуктов питания  росло и использование пищевых  добавок. 

Можно выделить следующие  группы добавок: питательные добавки (природные компоненты пищи); добавки, сохраняющие свежесть; добавки, облегчающие  переработку или изготовление; консерванты; приправы; красители; уплотнители (текстуранты); подсластители; наполнители; добавки, позволяющие снизить калорийность пищи, и прочие. 

Тему «Пищевые добавки» в  школе изучают в 11 классе. Учебник  О. С. Габриелян, Г.Г Лысова, в пятой  главе «Химия в жизни общества», §27. Химия и повседневная жизнь  человека. В разделе «Химия и пища»  рассматриваются жиры, углеводы, белки, соли и непосредственно искусственные  пищевые добавки.

Однако в связи с  несомненной важностью и актуальностью  проблемы мною разработаны дополнительные занятия по данной тематике.

 

2. 1. Лекция «Химия и пища»

     Вам известно, очевидно, выражение «хлеб наш  насущный.. Испокон веков понятие «хлеб - олицетворяло понятие «пища», и, наоборот, «пища» - это хлеб.

Теперь, конечно, под словом «пища. мы понимаем большое разнообразие продуктов питания, отличающихся по своему химическому составу и способам приготовления. С пищейв организм человека поступают белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли, вода. Все эти вещества в организме, как в химическом реакторе, претерпевают изменения, в результате которых он получает энергию, строит новые ткани, в общем, живет.

Человек - единственное существо на Земле, которое практически всю  свою пищу подвергает химической или  термической обработке. Попытаемся разобраться, что происходит с основными компонентами нашей пищи в процессе кулинарной обработки.

Жиры

Жиры составляют существенную часть нашей пищи. Они содержатся в мясе, рыбе, молочных продуктах, зерне.

Вы уже знаете, что главной  составной частью всех жиров являются триглицериды - сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и карбоновых кислот, имеющих в углеводородном радикале до 24 атомов углерода. Однако в любом природном жире есть и другие компоненты. Важнейшими из нихявляются фосфатиды, стерины, витамины, пигменты и носители запаха.

Фосфатиды - это фактически тоже сложные эфиры, но в их состав, в отличие от жиров, входят остатки фосфорной кислоты и аминоспирта. Вы наблюдали выпадение осадка в бутылках неочищенного растительного масла? Это и есть фосфатиды, примером которых служит лецитин. Он играет важную физиологическую роль, являясь структурным компонентом клеточных мембран высших организмов.

Лецитин служит прекрасным эмульгатором, поэтому его используют в производстве шампуней.

Стерины - природные полициклические соединения очень сложной конфигурации. Важнейшим представителем этого класса соединений является холестерин (провитамин D), который встречается только в жирах. Его состав выражается формулой С27Н4БО.

Витамины. Ими богата печень рыбы и морского зверя,

растительные жиры (Е, К), а также сливочное масло (А, D).

Пигменты - вещества, придающие окраску жирам. Хлорофилл придает бледно-зеленый оттенок конопляному маслу, каротиноиды окрашивают сливочное масло в желтый цвет.

Носители запаха очень разнообразны и сложны по строению, их более 20 в составе Сливочного масла.

Жиры - скоропортящиеся продукты, прежде всего, из-за их взаимодействия с кислородом воздуха. Поэтому их (масло, маргарин) лучше хранить в специальной воздухонепроницаемой упаковке, в стеклянной или фарфоровой посуде и в холодильнике при температуре не выше +12 ос (иначе скорость окисления сильно возрастает). Лучше хранить жиры в темноте, так как свет способствует образованию высокоактивных частиц - свободных радикалов, которые значительно ускоряют процесс окиления.

При покупке не забывайте  посмотреть срок годности продукта. В конце гаритированного на этикетке срока хранения у жиров может появиться кислый вкус, так как в результате гидролиза сложных эфиров образуется кислота. Ясно, что быстрее прокисает ТОТ жир, который содержит больше воды. Очень быстро прокисает маргарин, в нем воды до 25%.

При старении масла может  появиться неприятный запах. Это  результат не только гидролиза жиров, но и появления альдегидов и кетонов  различных каталитических процессах. Это так называемое прогоркание  жиров. Кстати, прогоркание катализирует l\1етaJ!J.Iическое железо, поэтому не следует оставлять на чугунной сковороде слой жира до завтра. Поверхность его, контактирующая с кислородом воздуха, велика, да и катализатор рядом.

Последний этап nорчи жира связан с появлением оксикислот типа молочной.

При этом изменяется цвет, ухудшается запах и вкус. Жир перестает  быстро реагировать на ферменты слюны, а на языке появляется ощущение налета (кулинары называют его «салистый привкус»). Такие изменения с жиром происходят за очень большой промежуток времени - до полугода в обычных условиях.

Углеводы

Углеводы - главные поставщики энергии организму человека. Эта энергия накопилась в процессе их фотосинтеза из углекислого газа и воды на свету в зеленых клетках растений. Мы получаем углеводы из .зерновых, бобовых культур, картофеля, фруктов и овощей. В мясе их мало.

Специалисты в области  питания считают, что 60% потребности человека в энергии должны обеспечиваться углеводами. Ведь при их недостатке начинают «сгорать. жиры, а затем белки.

Человек в день должен получать не менее 500 г углеводов.

Остановим внимание на самых  важных углеводах. Рассмотрим, как они попадают в наш организм и что с ними там

происходит.

Глюкоза С₆Н₁₂О₆ - .моносахарид.

В водном растворе в равновесии находятся три формы молекул глюкозы (см. также § 10, раздел 7):

Циклическая α-форма ↔  линейная (альдегидная)форма  ↔ циклическая  β-форма

Глюкоза легко проникает  в кровь и транспортируется внутри организма. В клетках происходит окисление глюкозы,

этот процесс сопровождается выделением энергии:

С₆Н₁₂О₆+ 60₂ - 6С0₂ + 6Н₂О + Q

По отношению к фотосинтезу  окисление глюкозы - об

ратный процесс.

Глюкоза легко усваивается  организмом, ведь в ее молекуле атомы углерода и водорода частично окислены - соединены с кислородом.

Глюкоза поддерживает ослабленный  организм, нормализует пищеварение. Большие таблетки глюкозы с витамином С вам должны быть знакомы с детства. Это медицинский препарат. В природе глюкоза встречается в спелых фруктах, ягодах. Особенно много ее в винограде, поэтому ее называют также виноградным сахаром. В крови человека содержится примерно 0,1 % глюкозы. Анализ крови на сахар связан с определением ее содержания. Как избыток, так и недостаток глюкозы вредны для организма.

Фруктоза С₆Н₁₂О₆ - это тоже моносахарид, изомер глюкозы.

У фруктозы есть иное название - плодовый, или фруктовый, сахар. Ее можно назвать и цветочным  сахаром: из нектара пчелы переносят углевод в мед (там его массовая доля достигает 50%). Фруктоза удерживает воду лучше, чем обычный сахар, поэтому ее добавляют в джемы и конфеты, чтобы предотвратить кристаллизацию (засахаривание).

Фруктоза определяет и  лекарственные свойства меда. Сахароза C₁₂H₂₂0₁₁ - дисахарид. В обычной жизни просто сахар.

Часто появляется жажда, так как вода теряется не только в виде пота, но и из-за ее расходования на гидролиз гликогена. В такой ситуации предпочтительнее всех напитков будет виноградный сок: он и жажду утолит, и восполнит расход глюкозы.

Целлюлоза (С ₆Н ₁₀О ₅)_n - растительный полисахарид, состоящий из множества звеньев, которые представляют собой остатки молекул β-глюкозы (см. также § 10, раздел 7).

Гигантские молекулы целлюлозы  линейны, в отличие от крахмала, имеющего в основном молекулы разветвленного строения.

Целлюлозу еще называют клетчаткой, так как это основной строительный материал для оболочек клеток (от лат. cellula - клетка). Примером чистой целлюлозы может служить промокательная бумага и вата, полученная из хлопка.

Клетчатка поступает к  нам в организм с растительной пищей. Она проходит желудок практически не изменяясь. Только травоядные животные и такие насекомые, как термиты, способны активно усваивать этот полимер, потому что в их желудках обитают бактерии-симбионты, вырабатывающие особый фермент, который расщепляет целлюлозу до глюкозы. Из организма человека клетчатка практически полностью выводится непереваренной, но при этом она способствует повышению выделения пищеварительных соков на всем своем пути, нормализуя работу кишечника.

Белки

Белки - природные высокомолекулярные соединения (биополимеры), структурную основу которых составляют полипептидные цепи, построенные из остатков α-аминокислот.

Вам известно, что жиры и  углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода, а в состав белков, кроме этих трех элементов, обязательно входит азот. Некоторые белки содержат серу, фосфор и в микродозах - железо, йод, марганец, цинк, медь, магний.

Белки являются основой всего  живого на Земле и выполняют в организмах многообразные функции.

Белки, поступающие в организм с животной (молоко, яйца, мясо и др.) и растительной пищей,  гидролизуются  в конечном счете до а-аминокислот. Наш организм устроен так, что часть α-аминокислот - незаменимые аминокислоты - должна обязательно содержаться в пище. Для взрослого человека их всего 8, а для детей 10. А вот остальные - заменимые аминокислоты организм синтезирует сам - был бы в достатке азот, без которого ни один белок не может существовать. Этот процесс осуществляется в печени.

В отличие от углеводов  и жиров, аминокислоты в запас откладываются.

Их избыток организм «сжигает». При этом выделяется энергия, образуются мочевина, аммиак, углекислый газ, вода.

Гидролиз белков и синтез новых из продуктов гидролиза  позволяют уменьшить опасность  белкового дефицита; организм создает то, что ему необходимо.

Животные белки содержат все необходимые аминокислоты в  достаточном количестве, а в растительных белках - некоторых аминокислот мало или совсем нет. Поэтому приверженцам вегетарианства - любителям растительной пищи - нужно немало потрудиться: надо составить меню так, чтобы обеспечить нужный для полноценного питания минимум аминокислот.

Молекулы белка, имея активные функциональные группы, способны удерживать полярные молекулы воды. А водные системы - это благоприятные условия для микроорганизмов. В продуктах разложения белка встречаются соединения с неприятным запахом, появление которых является признаком процесса гниения белка.

Сухой яичный и молочный порошок можно хранить довольно долго. Частично обезвоживаются продукты при вялении и копчении. Общеизвестен также метод предохранения от гниения с помощью поваренной соли. Солят мясо, рыбу. Ионы соли подавляют активность микроорганизмов. Для засолки рыбы и мяса немаловажное значение имеет размер кристаллов соли. Крупная соль растворяется медленно, и процесс гниения опережает консервацию.

При варке продуктов важно  их своевременно солить. Если варить в  несоленой воде, то вода быстрее  проникает в продукты, клетки разрушаются, продукты развариваются. Получается отличный бульон и рассыпчатая картошка. А если мы хотим использовать отварное мясо для второго блюда или мясного салата, его опускают в кипяток и солят приблизительно через час после начала варки. Тогда в поверхностном слое белок свертывается и большая часть полезных веществ остается внутри куска мяса, а не переходит в бульон.

В завершение обзора процессов, происходящих в пищевых продуктах, немного остановимся на консервировании.

Нагревание продуктов  при температуре выше 100⁰С приводит практически к полной гибели всей микрофлоры. Если после такой обработки немедленно герметизировать продукты, то их можно хранить очень долго.

Замедлить и прекратить деятельность микроорганизмов можно с помощью различных консервантов.

Прекрасным консервантом является сахар, используемый для приготовления варенья, компотов, джемов. Его важнейшее достоинство - сохранение витаминов в продуктах.

Широко используют в качестве консервантов уксусную СНзСООН, бензойную  С₆Н ₅СООН и сорбиновую (2,4-гександиеновую) СНз-СН=СН-СН =СН-СООН кислоты. Правда, последняя слабее, чем другие, действует на бактерии, поэтому чаще всего при меняется как вспомогательный консервант.

Известно, что брусника и  клюква долго могут храниться  даже без сахара, так как в этих ягодах содержится бензойная кислота. В настоящее время ее используют для консервирования сельди в банках (1 % кислоты и 8% соли с сахаром).

Cоли

Кроме поваренной соли, в  кулинарии и пищевой промышленности находят применение гидрокарбонат натрия, нитрит и нитрат натрия. Нитрат натрия в определенной дозе восстанавливается некоторыми организмами до нитрита, который препятствует окислению и сохраняет розовый цвет колбас и других мясных изделий.

Гидрокарбонат натрия (питьевая сода) издавна используют в рецептуре мучных изделий. Дома готовят печенье, оладьи, замешанные на соде. При этом добавляют какой-либо кисломолочный продукт, например кефир. При замешивании теста начинается реакция:

СНз-СН-СООН + NаНСОз - СНз-СН -СООNа + Н2О + СО2 ↑

I                                                 I