В желудочно-кишечном тракте пищевые вещества подвергаются ферментативной обработке, в результате которой образуются простые растворимые и нетоксичные продукты, используемые организмом для энергетических и пластических процессов (см. Обмен веществ и энергии). В полости рта на крахмал пищи воздействует амилаза слюны, к рая в присутствии ионов хлора расщепляет крахмал через стадии эритро- и ахродекстрина до мальтозы. Последняя в свою очередь расщепляется мальтазой слюны до глюкозы. При расщеплении амилазой амилопектина (часть крахмала) образуется наряду с мальтозой некоторое количество изомальтозы и олигосахарида. Действие ферментов слюны в полости рта не заканчивается, а продолжается и в желудке, пока пищевые массы не пропитаются кислым желудочным соком и приобретут кислую реакцию. В слюне содержится также фермент лизоцим (см.), обладающий бактерицидным действием. Муцин слюны, обволакивая пищевой комок, облегчает его перемещение вдоль пищеварительного канала.
В желудке под действием пепсина и соляной кислоты начинается переваривание белков пищи. Железы желудка отделяют неактивный пепсиноген, который в присутствии соляной кислоты желудочного сока (см.) аутокаталитически активируется, превращаясь через ряд стадий в пепсин, действующий в резко кислой среде (оптимум при рН=1,5—2,5). Другой протеолитический фермент желудочного сока — гастриксин — действует в менее кислой среде. Оба фермента расщепляют белки пищи преимущественно до крупных полипептидов — альбумоз и пептонов, однако образуются и свободные аминокислоты. В желудочном соке содержится также малоактивная липаза, расщепляющая жиры пищи, находящиеся в эмульгированном состоянии. Соляная кислота отделяется обкладочными клетками желез желудка в концентрации, соответствующей 0,17 н. раствора с рН=0,9, но затем отчасти нейтрализуется желудочной слизью. Соляная кислота необходима для активирования пепсиногена и действия пепсина; она способствует также набуханию белков и тем подготовляет их для гидролиза пепсином, оказывает бактерицидное действие, служит раздражителем сокращения пилорического сфинктера, вызывает освобождение гормона поджелудочной железы — секретина — в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки. В желудочном соке содержится растворимая и нерастворимая слизь, главным образом защищающая слизистую оболочку желудка от самопереваривания. С желудочным соком отделяется также специфический мукопротеид (внутренний фактор), образующий комплексное соединение с витамином В12.
В двенадцатиперстной кишке на пищевые вещества воздействуют панкреатический сок, желчь, сок бруннеровых желез и кишечный сок самой двенадцатиперстной кишки. Ферментативные процессы в кишечнике протекают главным образом в щелочной среде. Здесь действуют ферменты, расщепляющие различные пищевые вещества до конечных продуктов переваривания. С панкреатическим соком (см.) выделяются неактивные предшественники протеаз — трипсиноген, химотрипсиноген и прокарбоксипептидаза. Под влиянием специфического фермента кишечного сока — энтерокиназы — трипсиноген превращается в трипсин (см.), который в свою очередь активирует два других прешественника, образуя химотрипсин и карбоксипептидазу. При совместном действии эти два фермента дополняют друг друга, обусловливая интенсивный гидролиз различных белковых веществ до полипептидов и отчасти до отдельных аминокислот. Одна из особенностей химотрипсина состоит в его сильно выраженной способности створаживать молоко. В панкреатическом соке содержатся две несколько отличающиеся по активности амилазы, которые в сумме более активны, чем амилаза слюны, а также небольшое количество мальтазы. Липаза панкреатического сока — единственный активный липолитический фермент пищеварительной системы. Она расщепляет разнообразные триглицериды (разрывая преимущественно две крайние эфирные связи в молекуле триглицерида) до моноглицеридов, жирных кислот и отчасти глицерина. Для действия липазы необходимо эмульгирование жира, осуществляемое желчью с участием жирных кислот и моноглицеридов, освобождаемых при гидролизе первых порций жира.
Помимо этих ферментов, в панкреатическом соке содержится: фосфолипаза, рибо- и дезоксирибонуклеаза, холестеринэстераза и элластаза. Щелочность панкреатического сока обусловлена присутствием в нем бикарбонатов.
В желчи (см.) главными составными частями являются желчные кислоты и фосфолипиды.
В желчном пузыре эти вещества концентрируются в несколько раз. В желчи различные вещества липидной природы, билирубин и некоторое количество белка образуют комплексное соединение (липидный комплекс желчи), способное сорбировать жирные кислоты и некоторые другие липиды и удерживать их в растворе, а также способствовать действию липазы на жиры. Желчные кислоты образуются в ткани печени из холестерина (см.) и являются конечным продуктом его обмена. Желчные пигменты [билирубин (см.) и биливердин], образующиеся в клетках ретикулоэндотелиальной системы при распаде гемоглобина, являются главным образом экскретируемыми продуктами.
Кишечный сок (см.) — секрет, который отделяется по всей длине тонких кишок,—состоит из «плотной» части, представляющей собой отторгнутые от слизистой оболочки железистые клетки, несущие ферменты, и жидкой части — водного секрета с рН=7—8,5, содержащего главным образом минеральные вещества. В кишечном секрете содержится ряд важных ферментов, в том числе энтерокиназа, активирующая трипсиноген панкреатического сока, щелочная фосфатаза, участвующая в конечном звене переваривания фосфопротеидов и фосфолипидов, и др. Поступающие из желудка альбумозы и пептоны, а отчасти нерасщепленный белок гидролизуются в кишечнике под действием панкреатических протеиназ до полипептидов, а эти последние расщепляются карбоксипептидазой и кишечными амино- и дипептидазами до аминокислот, которые и всасываются.
Часть крахмала, не расщепившаяся под действием слюнной амилазы, подвергается действию панкреатических амилаз; образующаяся мальтоза расщепляется кишечной α-глюкозидазой и мальтазой, а продукты расщепления амилопектина — олигосахарид и изомальтоза — олпго-1,6-глюкозидазой с образованием глюкозы. Дисахариды пищи — сахароза и мальтоза — расщепляются в кишечнике до моносахаридов под влиянием соответственно α-глюкозидазы и лактазы. Жиры сначала эмульгируются, а затем гидролизуются панкреатической липазой до моноглицеридов, жирных кислот и отчасти глицерина. Фосфолипиды под действием фосфолипаз панкреатического и кишечного сока и щелочной фосфатазы расщепляются с освобождением азотистого и жирового компонентов, а также неорганического фосфата. Эфиры холестерина расщепляются холинэстеразами на холестерин и жирную кислоту.
В толстом кишечнике всасывается вода, расщепляются остатки пищевых веществ и происходят некоторые химического превращения пищеварительных секретов. Важную роль для организма играет нормальная микрофлора толстых кишок (см. Микробная флора человека), участвующая в конечном звено пищеварительных процессов, синтезирующая ряд витаминов и несущая защитную функцию против внедрения в кишечник чужеродных микроорганизмов. См. также Азотистый обмен, Жировой обмен, Минеральный обмен, Углеводный обмен.
Физиология пищеварения
- Валеология
- Выбор программы упражнений и ее реализация
Физиология пищеварения
| Вложение | Размер |
|---|---|
| khimiya_pishchi.doc | 179 КБ |
Предварительный просмотр:
Студенты 1 курса в начале изучения Химии, не видят связи между общеобразовательной дисциплиной и своей будущей профессией. Задача преподавателя научить студентов видеть эту связь, научить применять полученные знания на практике.
Наша жизнь, наше здоровье, наше настроение тесно связаны с бесчисленными химическими процессами вокруг нас и в нас самих. Здоровье и долголетие – в руках каждого человека. Если каждый разбирается в сущности многочисленных химических и биологических процессов, протекающих в его организме, то он может сознательно выбирать образ жизни и систему питания оптимальные для себя.
Пища с точки зрения химии.
Цель: Показать значение знаний о химическом аспекте пищи для организации рационального питания.
— систематизировать знания о составе основных пищевых продуктов и раскрыть процессы, происходящие при их кулинарной обработке;
— на конкретных примерах реализовать дидактический принцип связи теории с практикой;
— продолжить формирование преставления, что главная ценность жизни – это здоровье человека;
— развивать у учащихся творческие способности, самостоятельность, работать с дополнительной литературой, конспектировать и умение сопоставлять, делать выводы.
Тип урока: комбинированный.
Вид урока: урок – семинар (обобщение и систематизация знаний).
Метод обучения: эвристический с использованием элементов здоровьесберегающих технологий.
Реактивы и оборудование: штативы с пробирками, держатели, спиртовки, растворы: белка, CuSO 4 , NaOH, HNO 3 , спиртовой раствор йода, яблочный сок, раствор крахмала.
Вступительное слово преподавателя: Питание – это один из важнейших факторов, определяющих здоровье человека, его работоспособность и продолжительность жизни.
Вся необходимая для человека энергия поступает в организм из пищи за счет содержащихся в ней белков, жиров, углеводов и витаминов. При окислении 1 г белков и 1 г углеводов в организме освобождается по 4,1 ккал, а при окислении 1 г жиров – 9,3 ккал.
Студент: Усвояемость пищевых веществ зависит от состава пищи, способов её кулинарной обработки, внешнего вида и запаха, степени её измельчения в полости рта и других факторов. Например, белки мяса, молока, рыбы, яиц усваиваются на 96 – 98 %, усвояемость белков ржаного хлеба – 70 – 75 %. Усвояемость пищи можно повысить, вводя в рацион овощи. Это связано с тем, что овощи содержат большое количество экстрактивных веществ, усиливающих выделение желудочного сока. Наличие в овощах витаминов и минеральных солей также способствует повышению усвояемости пищи. Оптимальным в рационе практически здорового человека считается соотношение белков, жиров, углеводов и витаминов, близкое к 1:1:2:4. Это соотношение наиболее благоприятно для максимального удовлетворения как пластических, так и энергетических потребностей организма человека.
Преподаватель: Человеческий организм — своеобразное «химическое производство». Здесь, как и в любом производственном цикле, своя продукция, свои отходы, проблемы с ремонтом, устранением последствий аварий различного масштаба. Продолжая аналогию с современным химическим производством, обратим внимание на необходимость тщательной подготовки сырья. Обычно на обогатительных фабриках природное сырьё очищают, вносят необходимые добавки, агломерируют получившиеся мелкие кусочки вещества для удобства использования и транспортировки.
Похожая «обогатительная фабрика» существует в каждом доме, в каждой квартире – это кухня. Здесь удаляют ненужные примеси, производят необходимое измельчание и термическую обработку.
Человеческий опыт веками отбирал оптимальные методы приготовления пищи. Сегодня мы можем взглянуть на них, оценить эти методы, вооружившись знаниями химии и проследить, что происходит при термической обработке с основными компонентами нашего рациона.
Студент: Тепловая обработка обеззараживает продукты и повышает их усвояемость. Повышение усвояемости продуктов, прошедших тепловую обработку, обусловлено несколькими причинами:
— продукты размягчаются, легче разжевываются и смачиваются пищеварительными соками;
— белки при нагревании денатурируют и в таком виде легче перевариваются;
— крахмал превращается в клейстер и легче усваивается;
— образуются новые вкусовые и ароматические вещества, возбуждающие аппетит, а следовательно, повышающие усвояемость;
— теряют активность содержащиеся в некоторых пищевых продуктах антиферменты, тормозящие пищеварение.
Санитарное значение тепловой обработки связано с тем, что:
— при нагревании микроорганизмы, образующие споры, переходят в неактивное состояние и не размножаются;
— большинство микроорганизмов, не образующих споры, погибают;
— разрушаются бактериальные токсины;
— погибают возбудители многих инвазионных (глистных) заболеваний – финны, трихины и др.;
— разрушаются или переходят в отвар ядовитые вещества, содержащиеся иногда в сырых продуктах (грибах, некоторой рыбе и т.д.).
Отрицательное влияние тепловой обработки на пищевую ценность продуктов:
— теряются ароматические и вкусовые вещества;
— снижается содержание витаминов;
— в отвар переходят и теряются с ним ценные растворимые вещества;
— изменяется естественная окраска продуктов;
— снижается усвояемость белков;
— происходят нежелательные изменения жиров (окисление, омыление и др.).
Преподаватель: Какие процессы происходят с белковой пищей при кулинарной обработке? Теперь, мы рассмотрим процессы, происходящие при кулинарной обработке продуктов.
Студент: Значение белков определяется не только их структурной функцией (мышцы, сердце, мозг, и даже кости содержат значительное количество белка), но и участием белковых молекул во всех важнейших процессах жизнедеятельности человека. Белок пищи играет большую роль в образовании гемоглобина и эритроцитов, в синтезе ферментов, гормонов, антител, обеспечивающих иммунитет.
Значение белков определяется не только многообразием их функций, но их незаменимость другими пищевыми веществами. Биологическая ценность белков зависит от аминокислотного состава. В состав пищевых белков входит около 20 аминокислот.
Работа по усвоению белка начинается в полости рта. Измельченная пища обрабатывается ферментом амилазой, содержащейся в слюне. Амилаза расщепляет углеводы, связанные с белками, что высвобождает белки для последующей обработки. В желудке, где выделяется соляная кислота, под действием фермента пепсина происходит частичная денатурация (изменение третичной структуры) белка и его расщепление на крупные фрагменты. В кишечнике частично гидролизованные белки расщепляются протеазами и пептидазами в основном до аминокислот, которые всасываются в кровь и разносятся по всему организму. Часть аминокислот идет на построение белков нашего тела, другая – на синтез важных органических веществ, часть расщепляется до конечных продуктов: углекислого газа, воды, аммиака, который превращается в мочевину.
Отдельные аминокислоты в организме могут превращаться в другие, но восемь из них не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей. Их называют незаменимыми, и отсутствие любой из них вызывает нарушения здоровья. К незаменимым относятся 8 аминокислот: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин, валин. Для полного усвоения белков в пище должны содержаться все незаменимые аминокислоты в тех соотношениях, в каких они входят в белки организма человека. Такими полноценными белками являются белки мяса, рыбы, яиц, молока. В большинстве белков растительного происхождения не хватает отдельных незаменимых аминокислот.
Например, в гречневой крупе недостает лейцина, в рисовой крупе и пшене – лизина и т.д. Один продукт может дополнять другой по содержанию незаменимых аминокислот, поэтому целесообразно использовать разное сочетание продуктов. Например, высокую биологическую ценность имеет сочетание гречневой каши с молоком, различных мучных изделий с творогом, пшеничного хлеба с молоком.
Преподаватель: В ежедневном рационе взрослого человека – 12 % калорийности должны давать белки, что примерно составляет 85 г белка. А теперь рассмотрим химизм различных способов тепловой обработки белковых продуктов
Студент: При кулинарной обработке денатурацию белков, вызывает чаще всего нагревание. В глобулярных белках при нагревании усиливается тепловое движение полипептидных цепей внутри глобулы, водородные связи, которые удерживали их в определенном положении, разрываются и полипептидная цепь разрывается, а затем сворачивается по-новому. Такое изменение структуры меняет свойства белков: уменьшается число полярных групп на поверхности, уменьшается или пропадает заряд частицы, резко уменьшается способность к гидратации. В результате денатурации белки теряют устойчивость (молекулы их слипаются, уплотняются, белок свертывается), окраску, ферментативную устойчивость, способность растворяться.
Учащиеся демонстрируют опыт денатурации белка.
Студент: свертывание белков в результате денатурации бывает двух видов. Если концентрация белка низкая (до 1 %), то свернувшийся белок образует хлопья (пена на поверхности бульона). Если концентрация белка была высокой, то образуется студень и влага не отделяется (белки яйца).
При большой концентрации некоторые глобулярные белки образуют гель (студень) и в нативном состоянии, т.е. до денатурации. При денатурации такие студни уплотняются, и часть жидкости, заключенной в них, отделяется. Это имеет место при тепловой обработке мяса, рыбы.
Денатурация происходит и при взбивании, при этом образуется пена с тонкими прослойками жидкости между пузырьками воздуха. На поверхности жидкости действуют силы поверхностного натяжения, которые способны механически развернуть полипептидные цепи в молекуле белка, изменить их конфигурацию и вызвать этим денатурацию. Например, при взбивании яичных белков в поверхностном слое денатурирует белок овомукоид, тормозящий действие трепсина, и усвояемость белков повышается.
При денатурации фибриллярных белков сокращается длина волокон, и они распадаются на отдельные полипептидные цепи.
Преподаватель: Послушаем какие изменения белков мяса происходят при тепловой обработке.
Студент: Белки оболочек мышечных волокон (сарколеммы) очень устойчивы, даже при 120 0 С структура их не нарушается. Поэтому после тепловой обработки мышечные волокна сохраняются. Белки саркоплазмы (плазмы мышечного волокна), находящиеся в растворе, денатурируют и образуют сплошной гель (студень), так как концентрация их велика. Процесс этот начинается уже при температуре 30-35 0 С, а при температуре 65 0 С денатурирует около 90% всех белков саркоплазмы.
Белки миофибрилл (сократительные белки), находящиеся в виде геля, при нагревании уплотняются, и от их студня отделяется значительная часть воды вместе с растворимыми в ней веществами.
Коллагеновые волокна соединительной ткани при денатурации сокращаются в длину почти на 50%. Процесс этот называется свариванием коллагена. В результате уменьшаются размеры кусков мяса, и вода вместе с растворенными в ней веществами поступает из мяса во внешнюю среду (бульон) или выделяется в виде сока.
В молекуле гемоглобина, придающего красную окраску сырому мясу, содержится хромофорная группа (обусловливающая окраску) – гем. При денатурации входящий в неё ион двухвалентного железа окисляется. При этом из гема образуется гемин, вследствие чего появляется серая окраска мяса. Изменение окраски мяса начинается при температуре 60 0 С.
Специфический вкус и аромат вареного и жареного мяса обусловлены рядом растворимых и летучих веществ, большая часть которых образуется при тепловой обработке. Это глутаминовая кислота, ее растворы обладают вкусом, близким к вкусу мясного бульона. Накапливаются в мясе и другие продукты гидролиза белков (пептиды, аминокислоты), азотистые основания (креатин, креатинин и др.). Аромат жареного и вареного мяса обусловлен также содержанием таких летучих веществ, как альдегиды, кетоны, амины, меркаптаны, сульфиды и др.
Преподаватель: Какие правила и рекомендации надо знать по приготовлению белковой пищи?
Студент: Для приготовления бульонов мясо заливают холодной водой, доводят до кипения, после чего солят. В мясе содержатся белки, растворимые в воде и растворимые в растворах. Если солить сразу, образуется много пены, так как в раствор переходят и те, и другие белки. При правильном приготовлении пены образуется меньше, её не надо снимать – это ценный белок.
Если нужно приготовить отварное мясо, его закладывают в кипящую воду из расчёта 1 кг мяса на 1-1,5 л воды. Когда вода вновь закипит, продолжают варить при очень слабом кипении или без кипения при температуре 85-90 °С. За 10-15 минут до готовности добавляют соль. В среднем время варки составляет:
Говядина – 2ч-2ч 45 мин.
Баранина – 1,5ч – 2ч10 мин.
Свинина – 1ч 45 мин. – 2ч.
Телятина – 1ч 20мин. – 1ч 45 мин.
Приготовление жареного мяса. Жир нагревают до температуры 160-180°С, а затем сразу кладут мясные полуфабрикаты. При таком режиме мясо быстро прогревается, растворимые белки сразу денатурируют и их меньше выделяется с соком. Часть тканевых соков перемещается от поверхности к центру изделий, и потери массы уменьшаются. Благодаря испарению и влагопереносу, поверхностные слои полуфабрикатов обезвоживаются, температура их понижается до 130-135 °С, что приводит к образованию румяной корочки.
При испарении влаги в поверхностном слое концентрируются экстрактивные и минеральные вещества, образуются новые соединения, придающие жареному мясу специфический вкус и аромат. В процессе жарения нагретый жир проникает в обезвоженные слои изделий. Перед жарением мясо или рыбу надо обсушить салфеткой.
Жарить нужно сначала на сильном огне, а затем на слабом. Жарят мясо в небольшом количестве жира – 5-10% от массы продукта.
Преподаватель: Теперь рассмотрим, какое значение имеют жиры в питании человека.
Студент: Жиры являются важными продуктами питания, так как обеспечивают многие функции организма.
Значительная часть жиров расходуется в качестве энергетического материала. Жиры также являются пластическим материалом, так как входят в состав клеточных компонентов особенно мембран. Жиры способствуют лучшему усвоению белков, витаминов (А,В), минеральных солей, являются носителями жирорастворимых витаминов.
Животные и растительные жиры отличаются по составу жирных кислот, количеству балластных веществ, физическим свойствам и т.д. Это и определяет их пищевую и биологическую ценность. В питании необходимо использовать жиры животного и растительного происхождения. Оптимальное соотношение между ними – 7:3.
Источником растительных жиров являются, в основном, растительные масла (99,9% жира), орехи (53-65%), овсяная (6,9%) и гречневая (3,3%) крупы. Источники животных жиров – шпик свиной (90-92% жира), сливочное масло (72-82%), жирная свинина (49%), колбасы (20-40%), сметана (30%), сыры (15-30%).
Избыток насыщенных жирных кислот в питании приводит к нарушению обмена жиров, повышению уровня холестерина в крови.
Важную роль в питании играют ненасыщенные жирные кислоты. Олеиновой кислоты много в оливковом масле (67%), маргаринах (43-47%), свином жире (43%). Особое значение имеют полиненасыщенные жирные кислоты, такие, как линолевая, линоленовая и арахидоновая, которые входят в состав клеточных мембран и выполняют ряд важных функций, в том числе, обеспечивают нормальный обмен веществ, эластичность сосудов и пр.
Полиненасыщенные кислоты не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать с пищей. Линолевой кислоты особенно много в растительном масле (60%). Наибольшей биологической активностью обладает арахидоновая кислота, которой, однако, в пищевых продуктах содержится очень мало ( в мозгах – 0,5%, яйцах – 0,5%, печени свиной – 0,3%, сердце – 0,5%). В организме линолевая кислота при участии витамина В 6, переходит в арахидоновую. Полиненасыщенные жирные кислоты, в отличии от насыщенных, способствуют удалению избытка холестерина из организма.
В общей сложности жиры в рационе здорового человека должны составлять 30% общей калорийности пищи, что соответствует 80-100г.
Фосфолипиды также, как жиры, относятся к липидам. Фосфолипиды- ближайшие родственники сложного эфира. Это они выпадают в осадок в бутылках с растительным маслом и способствуют образованию вкуснейшей корочки на поджаренном картофеле.
В состав фосфолипидов входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и аминоспирты (например, холин в лецитине). Входя в состав клеточных оболочек, они имеют существенное значение для их проницаемости. В пищевых продуктах в основном встречается лецитин. Он участвует в регулировании холестеринового обмена, предотвращает накопление холестерина в организме.
Больше всего фосфолипидов в яйце (3,4%), относительно много в зерне, бобовых (0,3-0,9%), нерафинированных растительных маслах (1-2%). При хранении нерафинированного масла фосфолипиды выпадают в осадок. Много фосфолипидов содержится в сырах (0,5-1,1%), мясе (0,5-2,5%), птице (0,5-2,5%).
Преподаватель: Рассмотрим химические процессы, происходящие при использовании жиров.
Студент: Жиры претерпевают изменения в процессе приготовления пищи. Триглицериды предельных кислот более устойчивы при тепловой обработке, а непредельных – менее устойчивы.
При нагревании жира с водой или водяными парами происходит гидролиз триглицеридов. Процесс этот идет постепенно: жирные кислоты отщепляются поочередно. В наибольшей степени гидролиз идет при варке. При жарении гидролизуется жира много меньше.
Во время варки вытапливающийся жир скапливается на поверхности бульона, а наибольшая часть его в виде мельчайших капелек переходит в бульон (эмульгирует),придавая ему мутность и неприятный вкус. С ионами калия и натрия, которые всегда присутствуют в бульонах, образовавшиеся при гидролизе жирные кислоты дают мыла. Мыло облегчает дальнейшее эмульгирование жиров. Чтобы уменьшить его, следует снимать жир с поверхности бульона и не допускать бурного кипения. При нагревании жира происходит гидролиз его:
Демонстрация опыта: Качественная реакция на глицерин.
При жарении, особенно во фритюре, жиры окисляются. Окисление жиров может происходить при хранении. При хранении жирной рыбы, рыбьего жира появляется неприятный прогорклый запах. Изменяется и цвет окислившихся продуктов, например сливочное масло темнеет. Окисляемость зависит от многих факторов, в том числе от температуры, наличия кислорода, следов металлов. Поэтому хранить жиры в медной, железной или оцинкованной таре нельзя.
Самыми непригодными для длительного хранения являются сливочное масло и маргарины. Эти жиры содержат белки, минеральные вещества и много воды, что способствует развитию микроорганизмов, вызывающих порчу. Растительные масла, благодаря практически полному отсутствию воды и минеральных веществ, не поражаются микроорганизмами. Растительные масла можно хранить в стеклотаре до 4 месяцев (в холодильнике – до 1 года).
При жарении продуктов с жиром часть его разлагается. Кухонный чад возникает вследствие дальнейшего превращения глицерина, образовавшегося при гидролизе. Глицерин превращается в непредельный альдегид акролеин СН 2 = СН – СОН (жидкость с резким запахом, действует раздражающе на слизистые оболочки). Акролеин окисляется до акриловой кислоты СН 2 = СН – СООН, которая затем полимеризуется.
Акролеин – жидкость с резким раздражающим запахом.
Преподаватель: Какую роль играют углеводы в организме?
Студент: Углеводы являются главным источником энергии для организма. Они входят в состав клеток и тканей, принимают участие в обмене веществ. В их присутствии улучшается усвоение белков и жиров.
При отсутствии углеводов в пище они могут вырабатываться из продуктов распада белков и жиров.
Углеводы, поступающие в организм с пищей, быстро расщепляются, а незначительная часть их в виде так называемого животного крахмала (гликогена) откладывается в печени и мышцах.
С точки зрения усвояемости в организме человека углеводы условно разделяют на две группы – усвояемые и неусвояемые («пищевые волокна»). К усвояемым относят глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, галактозу, лактозу и раффинозу, инулин, крахмал. К неусвояемым углеводам относят гемицеллюлозу, целлюлозу, пектиновые вещества.
Углеводы содержатся главным образом в растительных продуктах. Животный полисахарид гликоген содержится в печени (до 10%) и в мышцах (до 1%).
Основное значение в питании имеет сахароза. Смесь глюкозы и фруктозы содержится в меде (75%), винограде (16%).
Считается, что взрослый человек при умеренных физических нагрузках должен потреблять 365 – 400 г усвояемых углеводов в день, в том числе 50 – 100 г сахара.
Фруктоза содержится в меде (около 37%), в винограде (7,7%), грушах и яблоках (5 – 6%), арбузе, крыжовнике, малине, черной смородине (около 4%).
Лактоза содержится в молоке – женском грудном (7,7%), в коровьем (4,8%).
Крахмала больше всего содержится в крупах и макаронах (55 – 70%), бобовых (40 – 45%), хлебе (30 – 40%), картофеле (16%).
Клетчатка в тонком кишечнике почти не усваивается, нормальное пищеварение без нее практически невозможно. Клетчатка создает благоприятные условия для продвижения пищи по желудочно-кишечному тракту, способствует выведению из организма холестерина. Клетчатка содержится в бобовых, зерне, хлебе из муки грубого помола, капусте, картофеле, моркови, свекле, крыжовнике, клюкве, землянике, малине.
Преподаватель: Какие изменения углеводов происходят при кулинарной обработке?
Студент: Моносахариды (глюкоза и фруктоза),а также сахароза при изготовлении теста подвергаются спиртовому и молочнокислому брожению.
Преподаватель: Какие изменения происходят при карамелизации?
Студент: Карамелизация – это глубокий распад сахаров при нагревании их выше температуры 100 0 С в слабокислой или нейтральной среде. При этом от молекул сахаров отщепляются молекулы воды, а оставшиеся ангидридные остатки, соединяясь друг с другом, образуют темноокрашенные вещества. При карамелизации сахарозы образуется вначале кармелан – вещество, растворимое в воде, и, наконец, образуется темно-коричневое вещество – кармелин, растворимый только в горячей воде. При карамелизации образуется целый ряд побочных продуктов.
Карамелизация происходит при запекании яблок с сахаром и при приготовлении многих кондитерских изделий и сладких блюд.
Восстанавливающие сахара глюкоза, фруктоза и лактоза способны вступать в реакцию с аминами, в том числе, с аминокислотами и белками. При этом образуются темноокрашенные продукты – меланоидины (от греческого «мелано» — темные). Реакция меланоидинообразования имеет очень большое значение. Её роль заключается в том, что она обуславливает образование аппетитной золотистой корочки на жареных, запеченных плодах и выпеченных изделиях, побочные продукты этой реакции участвуют в образовании вкуса и аромата готовых блюд.
Отрицательная роль меланоидинообразования состоит в том, что, связывая аминокислоты, она снижает биологическую ценность белков и вызывает нежелательное потемнение фруктовых пюре, некоторых овощей и других продуктов.
Гидролиз дисахаридов (сахарозы, лактозы, мальтозы) имеет место при кулинарной обработке. Например, при запекании яблок, варке компотов и киселей происходит гидролиз, образующиеся при этом моносахариды имеют более сладкий вкус.
Преподаватель: Как изменяется крахмал при кулинарной обработке?
Студент: Крахмал – сложное биологическое образование, состоит главным образом из двух полисахаридов – амилозы и амилопектина. В молекулы входит около 1000 остатков глюкозы. Чем длиннее цепи амилозы, тем она хуже растворяется. В молекулы амилопектина остатков глюкозы входит много больше. Цепи амилозы прямые, а у амилопектина они разветвленные. В крахмальном зерне молекулы этих полисахаридов изогнуты и расположены слоями. При этом верхние слои в основном состоят из амилопектина.
При нагревании в воде зерна крахмала набухают и взвесь его клейстеризуется. Процесс этот происходит в несколько стадий.
При нагревании суспензии крахмала до температуры 55 0 С зерна его набухают, поглощая 50% воды от массы крахмала. Вязкости суспензии при этом не наступает. Процесс обратим – после высушивания, свойства крахмала остаются прежними.
При дальнейшем нагревании (до температуры 60 – 100 0 С) набухание зерен ускоряется, объем их увеличивается в несколько раз, а вязкость суспензии резко возрастает, и она превращается в клейстер. Поэтому, этот процесс называется клейстеризацией центра зерна (ядро роста) образуется полость (пузырек). На этой стадии увеличивается количество растворимой амилозы. Раствор ее частично остается в зерне, превратившись в пузырек, а частично диффундирует в окружающую воду.
Для каждого вида крахмала характерна своя температура клейстеризации, при которой большинство зерен в суспензии поглощают максимальное количество воды.
При длительном нагревании с избытком воды крахмальные пузырьки лопаются и вязкость клейстера снижается.
Консистенция клейстера зависит от количества крахмала: при содержании крахмала в количестве 2 – 5% он получается жидким, при содержании крахмала в количестве 6 – 8% клейстер получается густым. Еще более густой клейстер образуется внутри клеток картофеля, в кашах, в блюдах из макаронных изделий.
При охлаждении крахмалосодержащих изделий содержание в них растворимой амилозы снижается и жесткость изделий повышается (черствение мучных изделий, каш).
Нагревание крахмала, особенно без воды, при температуре свыше 100 0 С приводит к частичному разрушению зерен, к потере способности набухания и образования декстринов. Это имеет место при пассеровании муки, обжаривании круп.
Гидролиз крахмала. Он может происходить при нагревании крахмала с водой в присутствии кислот или под действием ферментов при низкой температуре.
В расщеплении крахмала участвует два вида амилаз: α – амилаза, которая вызывает частичный распад цепей крахмальных полисахаридов с образованием олигосахаридов (гекса- или гептасахаридов) и мальтозы, β – амилаза расщепляет крахмал до мальтозы, оставляя небольшое количество высокомолекулярных декстринов.
В муке содержится обычно β – амилаза, под её влиянием в тесте образуется мальтоза. Степень гидролиза крахмала под действием β – амилазы увеличивается с повышением температуры теста при замесе и начальной стадии выпечки до температуры 65 0 С, в дальнейшем происходит инактивация фермента.
Преподаватель: Какие процессы происходят в картофеле?
Студент: В картофеле содержится β – амилаза, превращая крахмал в основном в мальтозу. Мальтоза расходуется на дыхание. При температуре близкой к 0 0 С, дыхание замедляется, мальтоза накапливается и картофель делается сладким. Поэтому перед употреблением картофель необходимо выдержать при комнатной температуре, чтобы дыхание усилилось и содержание мальтозы снизилось.
При температуре 65 0 С β – амилаза разрушается, а в интервале 35 – 40 0 С её активность возрастает. Поэтому, если картофель перед варкой залить холодной водой, то, пока клубни прогреются, значительная часть крахмала успеет превратится в мальтозу, она перейдет в отвар и потери питательных веществ увеличатся. Картофель рекомендуется погружать в кипящую воду.
В клетках сырого картофеля крахмал находится в виде зерен. А если клубни сварить, крахмал поглощает воду, набухает, превращается в вязкий клейстер. Но у горячего картофеля клетки остаются целыми, клейстер остается внутри оболочек и пюре получается пышным и аппетитным. А вот если картофель остыл, пектин склеивает клетки, при протирании их оболочки рвутся, клейстер вытекает, а пюре получается вязким, клейким и невкусным.
Кислотный гидролиз крахмала может происходить при нагревании его в присутствии кислот и воды. При этом образуется глюкоза. Это имеет место при варке кислых соусов с мукой, при варке киселей и длительном хранении их в горячем состоянии.
Преподаватель: Какие изменения происходят с растительными тканями?
Студент: Клеточные оболочки и межклеточные прослойки называются клеточными стенками. Клеточные стенки из двух слоев. Каждый слой состоит из волокон целлюлозы, волокон гемицеллюлозы, между которыми находятся прослойки протопектина и фибриллярного белка (типа коллаген) – экстеноина.
В клеточных стенках большинства овощей содержится примерно 30% целлюлозы, 30% гемицеллюлозы и 30% протопектина и белка. В клеточных стенках помидоров содержится около 50% белка.
В крупах оболочка в основном состоит из гемицеллюлозы (70 – 90%) и экстеноина.
Целлюлоза при тепловой обработке практически не изменяется. Волокна гемицеллюлозы набухают, но сохраняются. Поэтому размягчение ткани обусловлено в овощах распадом протопектина и экстеноина, в крупах – экстеноина, в бобовых – протопектина и экстенсина.
В основе молекулы протопектина лежат длинные цепи называемых галактуроновых кислот. Цепи галактуроновых кислот соединяются между собой в основном с помощью солевых мостиков из ионов кальция и магния, и образуется сложное, нерастворимое в воде соединение – протопектин.
При нагревании в клеточных стенках происходит ионообменная реакция: ионы кальция и магния заменяются одновалентными ионами натрия и калия. При этом протопектин распадается, образуется растворимый в воде пектин, и ткань размягчается. Реакция эта обратима: ионы натрия и калия могут вновь замещаться ионами кальция. Однако этого не происходит, так как освобождающиеся ионы кальция связываются фитином и другими веществами, содержащимися в клеточном соке, и выводятся из сферы реакции. Связывание ионов кальция происходит только в нейтральной или слабокислой среде. При повышении кислотности этого не происходит, поэтому овощи не развариваются.
В жесткой воде, содержащей много ионов кальция, овощи тоже плохо развариваются.
Преподаватель: Что происходит с витаминами при кулинарной обработке?
Студент: Потери при кулинарной обработке водорастворимых витаминов (группы В, витамина С) вызваны переходом их в окружающую воду и разрушением за счет окисления и других процессов, а жирорастворимых (А, Е и др.) – только за счет их разрушения.
При варке значительная часть витаминов комплекса В может переходить в отвар или теряться с выделяющимся из продуктов соком. Например, при оттаивании мороженной свинины может потеряться 4 – 10% витаминов группы В (В, В 2 , РР, В 6 ) при промывании риса потери витамина о достигают 30%.Еще больше витаминов группы В извлекается при варке растительных продуктов (круп, овощей): в отвар переходит до 40% витаминов, поэтому отвары следует использовать.
Витамин В (тиамин) при нагревании в слабокислой среде устойчив, а в нейтральной и щелочной – менее устойчив. Длительное нагревание приводит к сильному разрушению тиамина. При варке и жарении мяса потери тиамина меньше, чем при тушении.
Витамин В 2 (рибофлавин) при нагревании в кислой среде довольно устойчив, но в щелочной среде быстро разрушается. В водных растворах рибофлавин разрушается и при действии света. При варке продуктов витамин В 2 в значительном количестве переходит в отвар. При нагревании он более устойчив, чем тиамин, и разрушается его не более 15%.
Витамин В 6 (пиридоксин) под действием солнечных лучей разрушается. Важным источником его являются мясные продукты. Однако в говядине потери его при варке составляют около 38%, а при жарении – 50% и более. В телятине, свинине он более устойчив. Много его содержится в зеленом перце, в котором он сохраняется хорошо. При тепловой обработке овощей потери витамина В е значительны. Особенно велики они при варке белокочанной капусты (35%) и несколько меньше при варке картофеля и моркови.
Витамин РР (никотиновая Кислота) при тепловой обработке более устойчив, чем тиамин и рибофлавин. Растворимость никотиновой кислоты значительно меньше.
Витамин С (аскорбиновая кислота) хорошо растворим в воде и очень не устойчив при тепловой кулинарной обработке.
Учащиеся демонстрируют опыт
Определение витамина С в яблочном соке.
Налейте в пробирку 2 мл сока и воды 10 мл, затем добавить немного крахмального клейстера, далее добавлять по каплям раствор йода 5% до устойчивого синего окрашивания. Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окислит аскорбиновую кислоту, следующая капля, прореагировав с крахмалом, окрасит раствор в синий цвет.
Основная причина разрушения витамина С – окисление. Поэтому следует уменьшать контакт продуктов с кислородом: посуду во время варки следует закрывать, сохранять слой жира на поверхности блюд, заполнять посуду полностью, использовать для варки кипящую воду. Надо сокращать время тепловой обработки: не допускать переваривания продуктов, как можно меньше хранить готовую пищу, избегать повторного разогрева и т.д.
Соли многих металлов катализируют окисление витамина С. Поэтому надо избегать контактов с окисляющими металлами: использовать посуду и инструменты из нержавеющей стали, керамическую посуду, волосяные или капроновые сита и т.д.
Витамин С более устойчив в кислой среде. Нельзя использовать соду для ускорения развариваемости овощей. Чем выше концентрация витамина, тем более он устойчив, поэтому надо брать при варке меньше воды, тушить квашеную капусту отдельно, а затем уже класть ее в супы. Так как витамин С хорошо растворим, надо уменьшать извлечение его из продуктов: избегать промывания квашеной капусты, не хранить очищенные овощи долго в воде.
Витамин А (ретинол) содержится только в продуктах животного происхождения (рыбьем жире, говяжьей печени, печени трески, меньше – в сливочном масле, яйцах и молоке). При тепловой кулинарной обработке обычно сохраняется полностью и только в отдельных случаях содержание его снижается на 10 – 20%.
Преподаватель: Как изменяются минеральные вещества?
Студент: Минеральные вещества, содержащиеся в пищевых продуктах, при кулинарной обработке изменяются мало, но значительная часть их может теряться, переходя в воду при промывании, замачивании и варке продуктов.
Например, при варке мяса извлекается около 50% калия, натрия и хлора, большинство соединений которых хорошо растворимы в воде, и только около 30% кальция, магния, железа и фосфора, значительная часть которых содержится в малорастворимой форме.
При варке овощей потери минеральных веществ могут быть очень велики. Варка овощей в кожуре значительно снижает потери этих веществ. Меньше всего теряется минеральных веществ при варке и жарений паром и в СВЧ-аппаратах. Несколько больше извлекается их при припускании и больше всего при варке продуктов с полным погружением их в жидкость.
Преподаватель: Что нужно сделать для сохранения здоровья?
1. Баланс энергии. Должно быть равновесие между поступающей с пищей энергией и энергией, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности.
2. Режим питания. Под режимом питания следует понимать кратность, время и длительность приёма пищи, а также интервалы между приёмами. Учитывается также распределение пищевого рациона по калорийности, составу и массе на протяжении суток.
Важное значение имеет соблюдение необходимых интервалов между отдельными приёмами пищи. С физиологической точки зрения пищу следует принимать вновь не раньше, чем через 4-6 часов.
Продолжительность приёма пищи имеет большое значение и должна составлять не менее 30 минут. Пищу необходимо медленно и тщательно пережёвывать.
3. Максимальное соблюдение рационального питания при каждом приёме пищи. Это значит, что необходимо учитывать не только набор продуктов питания, но и сбалансированность пищи по пищевым веществам в благоприятном для организма соотношении.
4. Наиболее физиологичное распределение количества пищи по её приёмам в течение дня. При 4-разовом питании суточную калорийность рациона целесообразно распределять следующим образом: завтрак-25-30%, лёгкий второй завтрак -10-15%, обед -35-40%, ужин -15-20%. Различные жизненные факторы могут вносить коррективы в такой режим питания.
В основных продуктах питания: мясе, рыбе, яйцах, сыре, мучных изделиях (хлебе, макаронах), крупах содержатся вещества кислотного характера. Их преобладание оказывается на защитных свойствах организма, на устойчивости к неблагоприятным воздействиям.
Ощелачивающее действие оказывают овощи (капуста, свекла, помидоры, морковь, баклажаны, кабачки). Это –источник калия, который усиливает сердечные сокращения, способствует выделению жидкости и избытка хлорида натрия. Много калия в картофеле.
Кальций содержится в молоке, кефире, твороге, сыре, фасоли, петрушке, зелёном луке. Кальций уменьшает аллергические явления, необходим для правильной нервной и мышечной деятельности. На усвояемость кальция большое влияние оказывает обеспеченность организма витамином Д, а также определённое его соотношение с солями фосфора и магния. Наиболее благоприятное соотношение кальция и фосфора 11.5 -2. в макаронах, крупах, хлебе это соотношение1:5. Поэтому эти продукты надо комбинировать с сыром, молоком, овощами.
Программированный контроль знаний
1. Где происходит механическая обработка пищи у человека?
б) в ротовой полости;
в) в толстых кишках;
г) в ротовой полости и желудке.
2. Для расщепления крахмала в ротовой полости при температуре тела наряду с измельчением пищи необходимы:
а) ферменты слюны, слабощелочная среда;
б) ферменты слюны, кислая среда;
в) ферменты поджелудочной железы, слабощелочная среда.
3. Расщепление белков в желудке происходит при температуре тела, в присутствии ферментов желудочного сока и в:
б) щелочной среде;
в)кислой среде, в присутствии ферментов желчи.
4. Какие дополнительные условия необходимы для расщепления жиров в двенадцатиперстной кишке при температуре тела в присутствии ферментов сока поджелудочной железы?
а) Кислая среда и наличие желчи;
б) щелочная среда и наличие желчи;
г) щелочная среда.
5. Какие функции выполняет кишечник человека?
а) Секреторную и двигательную;
б) секреторную, двигательную и пищеварительную;
в) секреторную, двигательную, пищеварительную и всасывательную;
г) секреторную и всасывательную.
6. В щелочной среде и при температуре тела ферменты поджелудочного сока действуют на:
б) жиры и углеводы;
в) белки, жиры и углеводы;
г) углеводы и белки.
7. Какое действие оказывает желчь на питательные вещества?
а) Разделяя жиры на мельчайшие капельки, облегчает их расщепление ферментами пищеварительных соков;
б) расщепляет жиры на жирные кислоты и глицерин;
в) облегчает расщепление белков ферментами пищеварительных соков;
г) облегчает расщепление углеводов ферментами пищеварительных соков
8. Какие продукты образуются при расщеплении белков?
а) Жирные кислоты и глицерин;
г) аминокислоты и глюкоза.
9. Какие продукты образуются при расщеплении жиров?
а) Жирные кислоты и глицерин;
г) аминокислоты и глюкоза.
10. Какие продукты образуются при расщеплении сложных углеводов –крахмала и целлюлозы?
а) Жирные кислоты и глицерин;
г) аминокислоты и глюкоза.
11. Какие продукты конечного распада питательных веществ всасываются в кровь?
б) глюкоза, жирные кислоты и глицерин;
в) аминокислоты и глюкоза;
г) жиры и глюкоза.
12. Где у человека образуются характерные для него жиры?
а) В клетках эпителия кишечника;
б) в клетках эпителия ворсинок кишечника;
в) в клетках печени;
г) в полости тонкого кишечника.
Ответы на вопросы программированного контроля знаний
1 – б, 2 – а , 3 – а, 4 – г, 5 – в, 6 – в, 7 – а, 8 – в, 9 – а, 10 – б, 11 – в, 12 – б.
Преподаватель: Ребята, на уроках химии вы изучали белки, жиры, углеводы, витамины и их превращение и значение в организме, сегодня мы обобщили все полученные знания и попытались разобраться, что же происходит с компонентами пищи в процессе кулинарной обработки.
На этом уроке вы получили некоторые сведения, которые окажутся полезными вам в жизни и что питание – это один из важнейших факторов, определяющих здоровье человека, его работоспособность и продолжительность жизни.
Хочется закончить урок словами Гиппократа: «Пусть пища ваша будет вашим лекарством».
1. В.Н.Голубев, Т.Б.Цыганова.
Технология продуктов функционального питания
М. «Академия» 2002г.
2. И.И.Грандберг. Органическая химия
М. «Академия» 2002г.
3. Л.И. Кузобова. Токсиканты в пищевых продуктах
М. «Академия» 2001г.
4. И.А.Рогов, Л.В.Антипова, Н.И.Дунченко, Н.А.Жеребцов.
М. «Академия» 2000г.
5. Солтерсовская химия в 4-х классах / Под ред. П.Д.Саркисова, Н.П.Тарасовой, книга 4. Пособие для учителя /. Пер. с англ.
М.: ИКЦ «Академкнига» 2005г.
6. Золотой фонд. Химия.
7. Энциклопедия. Современное естествознание.
Том 6. Общая химия
Редактор тома Б.М.Булычев
М. «Магистр-Пресс» 2000г.
8. Энциклопедия. Современное естествознание.
Том 8. Молекулярные основы биологических процессов.
- http://www.grandars.ru/college/medicina/fiziologiya-pishchevareniya.html
- http://otvet.mail.ru/question/178726156
- http://nsportal.ru/shkola/khimiya/library/2015/01/25/obobshchayushchiy-urok-pishcha-s-tochki-zreniya-khimii