Біологічні основи харчової хімії

Біологічні основи харчової хімії

Метою “Харчової хімії” є формування сучасних наукових уявлень про харчування людини, які вважаються одним з найважливіших досягнень харчової хімії, закріплення у свідомості студентів необхідності забезпечення збалансованим економічно рентабельним харчуванням усіх груп населення. Тема надає можливість набути необхідного рівня теоретичної та практичної підготовки для використання у майбутній практичній діяльності знань щодо хімічної природи основних речовин, що входять до складу живих організмів, а також ознайомитися з хімічними перетвореннями білків, вуглеводів, ліпідів, мінеральних елементів у процесі життєдіяльності людини, із роллю вітамінів та ферментів у цих процесах, принципами здорового способу життя та методами раціонального харчування. Вивчення теми “Харчова хімія” дасть змогу оволодіти знаннями про хімічний склад харчової сировини, а також про хімічні та біохімічні перетворення, які відбуваються при зберіганні та використанні продуктів харчування, до вирішення основної задачі – забезпечення населення продукцією, що відповідає за складом потребам організму в харчових речовинах та захисних компонентах.

Одним з найважливіших і складніших завдань є забезпечення населення земної кулі продуктами харчування. Будучи одним з найважливіших чинників навколишнього середовища, харчування з моменту народження до найостаннішого дня життя людини впливає на його організм. Інгредієнти харчових речовин, поступаючи в організм людини з їжею і перетворюючись в ході метаболізму в результаті складних біохімічних перетворень на структурні елементи кліток, забезпечують наш організм пластичним матеріалом і енергією, створюють необхідну фізіологічну і розумову працездатність, визначають здоров'я, активність і тривалість життя людини, його здібність до відтворення. Тому стан харчування, є одним з найважливіших чинників, що визначають здоров'я нації. Продукти харчування повинні не тільки задовольняти потреби людини в основних харчових речовинах і енергії, але і виконувати профілактичні і лікувальні функції. У більшості населення України, за даними Інституту харчування, виявлені порушення повноцінного харчування, обумовлені як недостатнім споживанням харчових речовин, так і порушенням харчового статусу населення Україниї, в першу чергу нестачею вітамінів, макро- і мікроелементів, повноцінних білків, і нераціональним їх співвідношенням.

Харчова хімія – один із розділів хімічної науки, значення якого, враховуючи роль харчування в житті суспільства, надзвичайно велике. Харчова хімія – наука про хімічний склад харчових систем (сировина, напівфабрикати, готові до вжитку харчові продукти), його зміни в ході технологічного потоку під впливом різних факторів (фізичних, хімічних, біохімічних і т.д.), що включає ліпідбілкові, ліпід-вуглеводневі, білок-білкові, білок-вуглеводневі взаємодії, загальні закономірності цих перетворень. Харчова хімія – включає вивчення взаємодії структури та властивостей харчових речовин та її вплив на властивості та харчову цінність продуктів харчування. Харчова хімія також приділяє увагу методам виділення, фракціонування, очищення харчових речовин (білків, вуглеводів, ліпідів і так далі), їх каталітичної модифікації. Невід'ємною частиною харчової хімії є розділи, присвячені харчовим і біологічно активним добавкам, забруднювачам харчової сировини і продуктів.

Основні харчові речовини Основні харчові речовини (нутрієнти) — це білки, жири, вуглеводи, мінеральні речовини, вітаміни і вода. Ці харчові речовини називають також живильними, враховуючи їх очолююче значення в життєдіяльності організму і відокремивши від натуральних речовин, що входять до складу продуктів, — смакових, ароматичних, фарбувальних і так далі. До незамінних харчових речовин, які не утворюються в організмі або утворюються в недостатній кількості, відносяться білки, деякі жирні кислоти, вітаміни, мінеральні речовини і вода. До замінних харчових речовин відносяться жири і вуглеводи. Надходження з їжею незамінних харчових речовин є обов'язковим. Потрібні в харчуванні і замінні харчові речовини, оскільки при недоліку останніх на їх утворенні в організмі витрачаються інші харчові речовини, порушуються обмінні процеси. Харчові волокна, що складаються з клітковини, пектинів і інших речовин, майже не засвоюються організмом, проте вони потрібні для нормальної діяльності органів травлення і всього організму. Тому харчові волокна є необхідною складовою частиною харчування. Тривалий час харчові речовини поділяли на дві групи: макронутрієнти (білки, жири, вуглеводи) і мікронутрієнти (вітаміни, макро та мікроелементи). Саме ці класи нутрієнтів багато років були предметом досліджень нутріціологів і дієтологів, які займалися питаннями раціонального та лікувальнопрофілактичного харчування.

Останнім часом встановлено факт існування невідомих раніше факторів їжі, так званих мінорних нехарчових біологічно активних компонентів, які покращують якість життя і знижують ризик розвитку багатьох захворювань. Ці дані дозволили обґрунтувати необхідність значного розширення переліку якщо не есенціальних, то, принаймні, бажаних факторів їжі — біофлавоноїдів, індолів, фітостеролів, ізотіоціанатів тощо. Основним джерелом таких речовин є рослинна їжа — культивовані та дикі рослини. Макронутрієнти (від лат - харчування): клас головних харчових речовин, які є джерелом енергії та структурних матеріалів, присутні в їжі у відносно більшій кількості (від 1 г) Вуглеводи Ліпіди Білки

Мікронутрієнти: клас головних харчових речовин, що виявляють біологічні ефекти на різні функції організму; містяться як правило в невеликих кількостях: Вітаміни Вітаміноподібні речовини Мінеральні речовини Полі ненасичені жирні кислоти Олігосахариди Фосфоліпіди Деякі амінокислоти. Парафармацевтика – речовини їжі, які мають фармакологічну дію (глікозиди, алкалоїди, ефірні олії, орг.кислоти та ін.) Неаліментарні сполуки Технологічні добавки (ХД,БАД) Отруйні речовини харчові волокна Ферменти Пробіотики (еубіотики) – хд мікробного та немікробного походження, які позитивно впливають на організм людини через регуляцію мікрофлори кишечнику.

Макронутрієнти (від лат - харчування): клас головних харчових речовин, які є джерелом енергії та структурних матеріалів, присутні в їжі у відносно більшій кількості (від 1 г) Вуглеводи Ліпіди Білки Мікронутрієнти: клас головних харчових речовин, що виявляють біологічні ефекти на різні функції організму; містяться як правило в невеликих кількостях: Вітаміни Вітаміноподібні речовини Мінеральні речовини Полі ненасичені жирні кислоти –Олігосахариди Фосфоліпіди Деякі амінокислоти. Парафармацевтика – речовини їжі, які мають фармакологічну дію (глікозиди, алкалоїди, ефірні олії, орг.кислоти та ін.)

Неаліментарні сполуки - Технологічні добавки (ХД,БАД) Отруйні речовини харчові волокна Ферменти Пробіотики (еубіотики) – хд мікробного та немікробного походження, які позитивно впливають на організм людини через регуляцію мікрофлори кишечнику. Представники кожного класу мають характеризуються певним хімічним складом, особливостями фізіологічної дії та рівнем вмісту в харчових продуктах. Нутріціологія (греч. Νυτριτιο - питание) — наука про харчування, що вирішує питання дослідження харчових речовин і компонентів, що містяться в продуктах харчування, правила, закони взаємодії їжі, вплив її на організм. Мета нутріціології вивчити закони впливу їжі і процесу споживання на здоров'ї людини, знайти шляхи легкого засвоєння їжі, переробки, утилізації і виведення з організму. А також дослідження мотиви вибору їжі людиною і механізми впливу цього вибору на його здоров’ї. Нутріцевтики — це есенціальні біологічно активні речовини, які застосовуються для корекції хімічного складу раціону людини. Парафармацевтики — біологічно активні речовини, які володіють певною фармакологічною активністю та застосовуються для підтримки у фізіологічних межах функціональної активності органів та систем, профілактики патологічних станів та допоміжної терапії. Еубіотики (пробіотики) — біологічно активні добавки, які містять живі мікроорганізми та нормалізують мікрофлору кишківника.

У відповідності з законом України “Про якість та безпеку харчових продуктів і продовольчої сировини” до біологічноактивних харчових добавок відносяться речовини і їх суміші, що використовуються з метою надання раціону харчування лікувальних або лікувально-профілактичних властивостей. БАД до харчових раціонів є насамперед концентратами біологічно активних речовин, які отримують з натуральних продуктів або синтезують хімічним шляхом і біотехнологічними засобами. При вживанні БАД необхідно враховувати, що їх доцільно призначати на фоні відповідного харчового раціону, бо це лише додатки до їжі. Вони не можуть замінити ліки, але є чудовим допоміжним засобом дієтотерапії Біологічно активні добавки до їжі поділяють на дві основні групи: нутріцевтики і парафармацевтики. Нутріцевтіки – природні інгридієнти їжи, використання яких дозволяє: а) ліквідувати дефіцит незамінних харчових речовин; б) індивідуалізувати харчування конкретної людини в залежності від його потреб; в) задовільнити фізіологічні потреби в харчових речовинах хворої людини; г) обминути пошкоджений патологією ланцюг метаболічного конвейєру; д) підвищити за рахунок посилення елементів ферментного захисту клітини стійкість організму до впливу шкідливих факторів навколишнього середовища; е) посилити і прискорити зв`язування і виведення токсичних і чужерідних речовин з організму; ж) спрямовано змінювати обмін окремих речовин, зокрема, токсинів.

Парафармацевтики - мінорні компоненти їжі – органічні кислоти, біофлавоноїди, біогенні аміни, регуляторні пептиди, деякі олігосахариди та ін. Введення парафармацевтиків в аліментарні програми забезпечує: а) необхідне спрямування змін метаболізму окремих речовин, зокрема, токсикантів; б) підвищення неспецифічної резистентності організму до дії екзогенних ризик- факторів (адаптогенний ефект); в) реалізацію механізму немедикаментозного шляху регулювання і підтримки функцій Пробіотики – живі або ферментовані (культивовані) мікроорганізми або продукти, які виконують сприятливу дію на здоров`я людини, в більшій кількості вони реалізуються в шлунково- кишковому тракті (ШКТ). Більшість фахівців відносять до бактерій- пробіотиків в основному так звані еубіотики (представники нормальної мікрофлори кишечника і інших порожнин організму). Разом з тим, є достатньо фактичних доказів, які доводять наявність пробіотичних властивостей у молочнокислих паличок і коків, які не зустрічаються в кишечнику людини, а також інших мікроорганізмів - бактерій, дріжджів і грибів, в тому числі вищих.

Позитивна дія пробіотиків на організм людини міститься в реалізації наступних ефектів: а) колонізація ШКТ пробіотичними мікроорганізмами, які виявляють антагонізм у відношенні потенціально-патогенних і патогенних бактерій, вірусів, грибів і дріжджів; б) покращення порушеного балансу мікроорганізмів в кишечнику і припинення дисбактеріозів і дисбіозів в цілому; в) корисна метаболічна активність - продукція вітамінів К, біотину, ніаціну, піродиксину і фолієвої кислоти; гідроліз жовчних солей і холестерину, участь у регуляції жіночих статевих гормонів і ін.; г) оптимізація травлення і нормалізація моторної функції кишечнику; д) детоксикація організму. Пребіотики – речовини, які добре впливають на організм шляхом активізації метаболізму корисних представників кишкової мікрофлори, т.ч. пребіотики можна назвати стимуляторами пробіотикі. Основні напрямки харчової хімії Вирішення всіх перерахованих питань вимагає знання методів дослідження харчової сировини і готових продуктів. Ця наука передбачає як розробку нових принципів і методів аналізу харчових систем, так і встановлення будови окремих компонентів, їх функцій і взаємозв'язку з іншими компонентами. Окрім цього, харчова хімія приділяє особливу увагу аналізу шкідливих і сторонніх речовин в сировині, напівфабрикатах і готових продуктах.

Харчова хімія грунтується на досягненнях фундаментальних дисциплін, науки про харчування і найтіснішим чином взаємодіє з біотехнологією, мікробіологією, широко використовує в своїй практиці різноманітні методи дослідження. В даний час це галузь знань, що бурхливо розвивається. Перший напрям присвячений вивченню хімічного складу харчових систем (сировина, напівпродукти, готові продукти), їх повноцінності і екологічній безпеці. Вагомий успіх в цій галузі - створення таблиць хімічного складу харчової сировини і готових продуктів. Другий напрям присвячений перетворенням макро- і микронутриентов, харчових і біологічно активних добавок, а також сторонніх речовин в технологічному потоці, що забезпечує перетворення сировини на готовий продукт. Ці традиційні дослідження мають широкий спектр. Проте, сьогодні вся більша увага приділяється не тільки зміні змісту окремих компонентів, але і продуктам їх взаємодії між собою, а також продуктам їх деструкції і трансформації, зокрема будові і безпеці з'єднань, що утворюються при цьому, і комплексів, впливу всіх цих процесів на споживчі властивості харчового продукту (харчову цінність, безпеку, текстуру, смак, аромат і так далі).

Харчова хімія – приділяє увагу методам виділення, фракціонування, очищення харчових речовин (білки, жири вуглеводи). Невід’ємною частиною харчової хімії є розділи присвячені харчовим та біологічно активними добавкам, небезпечним речовинам у харчовій сировині та продуктах. Розв’язання цих питань потребує знання методів дослідження харчової сировини та продуктів. Наука передбачає як розробку нових принципів та методів аналізу харчових систем, так і встановлення будови окремих компонентів, їх функцій та взаємодії з іншими компонентами. Крім того, харчова хімія приділяє особливу увагу аналізу шкідливих речовин в харчовій сировині та продуктах. Методи: органолептичні, хімічні, фізико-хімічні, фізичні. Харчування здійснюється за рахунок харчових продуктів. Тільки при деяких захворюваннях в організм вводять окремі харчові речовини — амінокислоти, вітаміни, глюкозу і ін. Харчові продукти включають природні, рідше — штучні поєднання харчових речовин