В состав пищевых продуктов входят неорганические и органические вещества. К неорганическим веществам относятся вода и минеральные (зольные) соединения; к органическим — углеводы, жиры, азотсодержащие вещества, ферменты, витамины, фенольные соединения, органические кислоты, красящие и ароматические (пахучие) вещества.
Вода участвует в процессах кровообращения, дыхания, пищеварения и других жизненных процессах. Воду, находящуюся в пищевых продуктах, условно делят на свободную и связанную.
Свободная вода представляет собой либо клеточный сок, либо мельчайшие капли, находящиеся в массе и на поверхности продукта, либо влагу, удерживаемую капиллярами продукта. В свободной воде растворены сахара, кислоты, соли и другие органические и неорганические вещества. Свободная вода активизирует биохимические процессы, развитие микроорганизмов и сравнительно легко удаляется при высушивании продуктов.
Связанная вода прочно соединена с химическими веществами продукта. Она повышает устойчивость живых организмов к неблагоприятным условиям окружающей среды.
Минеральные (зольные) вещества: соли минеральных и органических кислот и зольные элементы, входящие в состав многих органических веществ (белков, ферментов и др.). В зависимости от количественного содержания минеральные вещества пищевых продуктов подразделяют на:
- макроэлементы (в миллиграммах на 100 г продукта): кальций, фосфор, натрий, калий, железо, хлор, сера, магний, кремний,
- микроэлементы (в миллиграммах на 1 кг продукта или числом микрограммов (мкг) в 1 г): марганец, цинк, хром, медь, кобальт, молибден, селен, фтор, йод и др.,
- ультрамикроэлементы (в микрограммах на 100 г или 1 кг продукта): радий, уран, торий, цезий, а также олово, ртуть и др.
Минеральные вещества имеют большое значение в питании человека. Они принимают участие в синтезе пищеварительных соков, ферментов, гормонов (железо, йод, медь, фтор и др.), в построении мышечной и костной тканей (сера, кальций, магний, фосфор и др.), влияют на коллоидные свойства клеточных белков, поддерживают постоянное осмотическое давление в клетках и тканях организма, нормализуют кислотно-щелочное равновесие и водный обмен (калий, натрий, и др.).
Углеводы являются основным источником энергии в организме и занимают в рационе питания первое место. Энергетическая ценность углеводов, т. е. энергия, выделяемая при окислении 1 г углеводов, равна 4 ккал (16,7 кДж).
В зависимости от строения молекул углеводы делятся на:
- моносахариды (простые сахара): глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (плодовый сахар),
- олигосахариды (сахароподобные сложные углеводы): сахароза, мальтоза, лактоза (молочный сахар),
- полисахариды (несахароподобные сложные углеводы): крахмал, гликоген, клетчатка.
По пищевой ценности углеводы делятся на усвояемые и неусвояемые. К усвояемым углеводам относятся моносахариды, олигосахариды и многие полисахариды (крахмал, продукты его гидролиза, гликоген); к неусвояемым (балластным) — клетчатка, гемицеллюлоза, пектин и другие вещества.
К липидам (от греч. lipos — жир) относятся две группы веществ: жиры и жироподобные вещества (липоиды).
Жиры по происхождению бывают растительными (масла) и животными.
Жиры имеют большое значение в питании, так как обладают самой высокой из всех пищевых веществ энергетической ценностью (9 ккал, или 37,7 кДж, на 1 г), обеспечивают организм незаменимой полиненасыщенной жирной кислотой (линолевой) и являются источником жирорастворимых витаминов (A, D, Е, К). Они улучшают также вкусовые свойства пищи и способны вызвать длительную насыщаемость. При недостатке жиров нарушаются процессы обмена веществ в организме.
К липоидам (жироподобным веществам) относятся фосфолипиды, стеролы и воски.
Фосфолипиды (лецитин и др.) входят в структуру клеточных мембран, участвуют в транспортировании жира в организме и являются хорошими эмульгаторами и стабилизаторами водно-жировых эмульсий.
Стерол животного происхождения (холестерин) способен связывать и обезвреживать в организме человека бактериальные яды — токсины.
Воски защищают поверхность плодов и листьев растений от испарения воды и воздействия микробов. Пищевого значения они не имеют.
Азотсодержащие вещества делятся на две группы: белковые и небелковые.
Белки — это самая ценная в пищевом отношении составная часть продуктов. Белки пищи используются для построения белков тела человека, участвуют в энергетическом балансе организма. Энергетическая ценность белков 4 ккал (16,7 кДж) на 1 г. Богаты белками продукты животного происхождения. Белковая молекула построена из остатков аминокислот.
Некоторые аминокислоты обязательно должны поступать в организм с белками пищи, так как они не могут синтезироваться в нем из других аминокислот. Их называют незаменимыми. Незаменимых аминокислот восемь: лизин, лейцин, изолейцин, валин, треонин, метионин, фенилаланин и триптофан. Белки, содержащие в усвояемой форме и в достаточном количестве все незаменимые аминокислоты, называются полноценными. К полноценным белкам относятся белки мяса, рыбы, яиц, картофеля и некоторых других продуктов.
Белки подразделяются по растворимости: водорастворимые (альбумины), растворимые в разбавленных растворах нейтральных солей (глобулины), в слабых растворах щелочей или кислот (глютелинами), в этиловом спирте (проламины).
К небелковым азотсодержащим веществам относятся продукты гидролиза или неполного синтеза белков (альбумозы, пептоны, полипептиды, аминокислоты), пуриновые и пиримидиновые основания, алкалоиды, соли азотной и азотистой кислот, нуклеиновые кислоты, нуклеотиды и другие вещества. Многие из них участвуют в образовании специфических вкуса и аромата продуктов, а также в стимулировании деятельности пищеварительных желез. При хранении количество небелковых азотсодержащих веществ увеличивается.
Ферменты, или энзимы,— это специфические белки, вырабатываемые живой растительной, животной или микробной клеткой и обладающие способностью ускорять химические реакции. Каждая живая клетка выполняет свои жизненные функции с помощью ферментов.
С деятельностью ферментов связаны созревание муки, сыра, мяса, рыбы, различные виды брожения, ферментация чая, кофе, табака, стойкость различных пищевых продуктов при хранении. Ферменты в виде ферментных препаратов широко применяются при изготовлении пищевых продуктов.
Витаминами называют физиологически активные низкомолекулярные органические соединения, необходимые в очень малых количествах для нормальной жизнедеятельности животного организма.
Витамины тесно связаны с ферментами и принимают участие в их синтезе. У растений больше всего витаминов накапливается в плодах, листьях, семенах, у животных — в печени.
Витамины подразделяют на водорастворимые, жирорастворимые и витаминоподобные вещества.
К водорастворимым относятся витамины B1 (тиамин), В2 (рибофлавин), РР (ниацин), С (аскорбиновая кислота), Р (рутин) и др.; к жирорастворимым — витамины группы А (ретинолы и каротины), группы D (кальциферолы), группы Е (токоферолы) и группы К (филлохиноны).
К витаминоподобным веществам относят витамин U, полиненасыщенную жирную кислоту линолевую и некоторые другие соединения.
В пищевых продуктах содержатся органические и неорганические кислоты. Преобладают органические кислоты, которые придают продуктам кислый вкус, используются для консервирования, участвуют в обмене веществ в живых растительных и животных организмах.
Из органических кислот, кроме жирных кислот и аминокислот, входящих соответственно в состав жиров и белков, наиболее часто встречаются уксусная, молочная, яблочная, винная и лимонная. Уксусная кислота имеется в вине, хлебе, плодово-ягодных и овощных соках, используется при мариновании продуктов и в качестве приправы. Молочная кислота содержится в мясе, рыбе, хлебе, молоке, кисло-молочных продуктах, квашеных плодах и овощах. Кислоты бензойная, муравьиная и салициловая обладают антисептическими и лечебными свойствами. Эти кислоты в небольших количествах содержатся во многих ягодах и фруктах.
Из неорганических кислот в пищевых продуктах находится ортофосфорная кислота главным образом в виде кислых и средних солей.
Ароматические вещества обусловливают аромат и букет продуктов. Аромат—это естественный, характерный запах продукта (аромат свежих фруктов, пряностей), а букет — запах, возникающий в процессе созревания, брожения, ферментации (букет сыра, вина, чая). Аромат и букет образуются в результате сложного сочетания разнообразных химических соединений — ароматических углеводородов, сложных эфиров, альдегидов, кетонов, кислот, спиртов и других веществ. Ароматические вещества улучшают вкус и повышают усвояемость продуктов питания.
Красящие вещества пищевых продуктов представлены жирорастворимыми пигментами (хлорофиллом и каротиноидами), флавоновыми пигментами, антоцианами и прочими красящими веществами.
В пищевой промышленности для подкрашивания продуктов или для сохранения их натуральной окраски применяют синтетические и натуральные красители.
