Физико-химические свойства пищевых продуктов
Энергетическая ценность пищевых продуктов (калорийность) — это количество энергии, которое образуется при окислении жиров, белков и углеводов, содержащихся в продуктах, и используется для физиологических функций организма.
Калорийность — важный показатель пищевой ценности продуктов, выражается в килокалориях (ккал) или в килоджоулях (кДж). Одна килокалория равна 4,184 килоджоуля (кДж), Энергетическая ценность белков равна 4,0 ккал/г (16,7 кДж/г). Она рассчитывается обычно на 100 г съедобной части пищевого продукта для определения энергетической ценности продукта, следует знать его химический состав.
Пищевые продукты характеризуются комплексом простых и сложных свойств — химических, физических, технологических, физиобиологических и др. Совокупность этих свойств определяет их полезность для человека. Полезность продуктов питания характеризуется пищевой, биологической, физиобиологической, энергетической ценностью, доброкачественностью и органолептическими свойствами.
Энергетическая ценность продукта - это энергия, которая высвобождается из пищевых веществ продуктов в процессе биологического окисления и используется для обеспечения физиологических функций организма.
В процессе жизнедеятельности человек затрачивает энергию, количество которой зависит от возраста, физиологического состояния организма, характера трудовой деятельности, климатических условий обитания и др. Энергия образуется в результате окисления содержащихся в клетках организма углеводов, жиров, белков и в небольшой степени других соединений - кислот, этилового спирта и т.д. Поэтому необходимо знать количество расходуемой в сутки человеком энергии, чтобы своевременно восстанавливать её запасы. Энергия, которую затрачивает человек, проявляется в форме теплоты, поэтому количество энергии выражают в тепловых единицах.
Необходимые вещества поступают в организм с пищей. Используют их также для обеспечения составных частей клеток, тканей и органов, для роста, увеличения массы тела. Поэтому пища должна обеспечивать оптимальные условия для жизни и работоспособности человека.
Достаточное количество в организме пищевых продуктов высокого качества позволяет организовать сбалансированное (рациональное) питание, т.е. организованное и своевременное снабжение организма продуктами, содержащими все вещества, необходимые для обновления тканей, обеспечения энергозатрат и являющиеся регуляторами многочисленных обменных процессов. При этом вещества пищи должны находиться между собой в благоприятных соотношениях. Количество незаменимых компонентов при сбалансированном питании превышает 56 наименований.
Сбалансированное питание требует определенного режима, т.е. распределения приема пищи в течение дня, соблюдения благоприятной температуры пищи и т.д. При сбалансированном питании человека такие основные вещества, как белки, жиры и углеводы, должны находиться в пище в соотношении 1:1:4; а для людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, соответственно 1:1:5. Количество белков, жиров и углеводов, необходимое для людей разных профессий при сбалансированном питании, различно. Так, для людей профессий, не связанных с применением физического труда, суточная потребность составляет (в г): в белках — 100, в жирах 87, в углеводах — 310. для людей, профессии которых связаны с применением механизированного труда, такая потребность составляет соответственно 120, 105 и 375 г, а с применением немеханизированного труда - 200, 175 и 620 г.
Таблица
Суточная потребность человека в пищевых веществах
| Пищевые вещества | Суточная норма |
| Белки, г | 85 |
| Жиры, г | 102 |
| Усвояемые углероды, г | 382 |
| В том числе моно- и дисахариды | 50-100 |
| Минеральные вещества, мг | |
| Кальций | 800 |
| Фосфор | 1200 |
| Магний | 400 |
| Железо | 14 |
| Витамины | |
| В1 мг | 1,7 |
| В2, мг | 2,0 |
| РР, мг | 19 |
| В6, мг | 2,0 |
| В12, МКГ | 3,0 |
| В9, МКГ | 200 |
| С, мг | 70 |
| А (в пересчете на ретиноловый эквивалент), мкг | 1000 |
| Е, ME | 15* |
| Д, ME | 100** |
| Калорийность, кал | 2775 |
15* = 10 мг токоферола.
100** = 2,5 мкг витамина ДЗ.
Важное значение в питании человека имеет природа белков, жиров и углеводов. Полагают, что общее количество белков должно давать 15 % суточной калорийности (энергетической ценности), причем из этого количества на долю белков животного происхождения должно приходиться более 50 %, на долю жиров - около 30 % калорийности (из них 25 % - на растительные), на долю углеводов — несколько более 50 % (из них на крахмал — 75 %, на сахара 20, на пектиновые вещества 3, на клетчатку 2 %).
Энергетические затраты человека складываются из расхода энергии на основной обмен, прием пищи и трудовую деятельность.
Энергия, расходуемая организмом на основной обмен, связана с работой внутренних органов (сердца, легких, эндокринных желез, печени, почек, селезенки и др.). Считается, что взрослый мужчина массой 70 кг на основной обмен в сутки расходует 1700 ккал, или 7123 кдж, а женщина — на 5 % меньше. У пожилых людей расход энергии ниже, чем у молодых.
Прием пищи увеличивает расход энергии на основной обмен организма в среднем на 10—15 % в сутки и зависит от характера занятий человека. Так, при разных видах работы затрачивается примерно следующее количество энергии (ккал/ч):
при легкой физической механизированной работе - 75; при работе средней тяжести, частично механизированной - 100;
при напряженной физической немеханизированной работе - 150-130;
при очень тяжелой физической работе и занятиях спортом - 400 и более.
По энергетическим затратам взрослое население страны делят на пять групп, детское - на восемь. Кроме того, отдельно выделяют энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте 18—29, 30—39, 40—59 лет. Особую группу составляют люди пожилого возраста. Энергетическая ценность пищевых продуктов выражается в ккал или кДж (1 ккал соответствует 4,186 кДж).
В табл. приведены данные, характеризующие энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте от 18 до 60 лет при различных видах труда. При расчете потребности в энергии для населения в указанном возрасте средняя масса тела принята для мужчин 70 кг, для женщин -60 кг.
Таблица
Характеристика энергетических затрат мужчин и женщин разного возраста при различных видах труда
| Группа интенсивности труда | Потребность в энергии, ккал | Характер труда | |
| мужчины | женщины | ||
| 1 | 2800-2500 | 2400-2200 | Люди преимущественно умственного труда (работники науки, культуры, служащие) |
| .2 | 3000-2750 | 2550-2350 | Люди легкого физического труда (связисты, швейники и др.) |
| 3 | 3200-2950 | 2700-2500 | Люди физического труда средней тяжести (слесари, шоферы, железнодорожники) |
| 4 | 3700-3450 | 3150-2900 | Люди значительного физического труда (строители, металлурги, сельскохозяйственные рабочие) |
| 5 | 4300-3900 | Люди тяжелого физического труда (грузчики, каменщики) | |
До недавнего времени считалось, что при окислении 1 г белка, усвояемых углеводов и органических кислот в организме человека выделяется около 4,1 ккал (17,2 кДж), при окислении 1 г жиров 9,3 ккал (38,9 кДж), Позднее было установлено, что энергетическая ценность углеводов несколько ниже, чем белков (табл.).
Таблица
Коэффициенты энергетической ценности различных пищевых веществ
| Пищевые вещества | Коэффициент энергетической ценности, ккал/г |
| Белки | 4,0 |
| Жиры | 9,0 |
| Сумма моно- и дисахаридов | 3,8 |
| Крахмал | 4,1 |
| Клетчатка | - |
| Органические кислоты | 3,0 |
Жиры и углеводы при нормальном процессе усвоения в организме расщепляются до конечных продуктов (углекислоты и воды), как и при обычном сгорании. Белки же расщепляются не полностью, с выделением таких продуктов, как мочевина, креатинин, мочевая кислота и других азотистых соединений со значительной потенциальной тепловой энергией. Поэтому количество тепла при полном окислении белка до конечных продуктов (аммиака, воды и углекислоты) оказывается большим, чем при окислении его в организме.
Энергетическую ценность пищевых продуктов можно определить по химическому составу. Так, если пастеризованное молоко содержит (в %): белков — 2,8, жиров - 3,2 и сахаров — 4,7, то энергетическая ценность 100 г молока составит 57,86 ккал (4,0 ккал *2,8 + 9,0 ккал* 3,2 +3,8 ккал* 4,7), или 241,89 кДж.
Если в составе суточного пищевого рациона имеется (в г):
белков — 80, углеводов — 500, жиров — 80, то общая энергетическая ценность его составит 2915 ккал (4,0 ккал * 80 +9,0 ккал *80+3,8 ккал * 500), или 12 184,7 кДж.
В зависимости от химического состава энергетическая ценность пищевых продуктов различна (табл.).
Таблица
Энергетическая ценность различных пищевых продуктов
| Наименование продукта | Содержание | % | Энергетическая | |
| белков | жиров | углеводов | ценность, ккал(кДж) | |
| Мука пшеничная в/с | 10,3 | 0,9 | 74,2 | 327(1388) |
| Крупа гречневая | 12,6 | 2,6 | 68 | 329(1377) |
| Макаронные изделия в/с | 10,4 | 0,9 | 75,2 | 332(1389) |
| Хлеб ржаной из обдирной муки | 5,6 | 1,1 | 43,3 | 199(833) |
| Булки городские | 7,7 | 2,4 | 53,4 | 254(1063) |
| Сахар-песок | - | - | 99,8 | 374(1565) |
| Шоколад без добавлений | 5,4 | 35,3 | 47,2 | 540(2259) |
| Печенье сахарное из муки высшего сорта | 7,5 | 11,8 | 74,4 | 417(1745) |
| Молоко пастеризованное | 2,8 | 3,2 | 4,7 | 58(243) |
| Сметана 30% жирности | 2,6 | 30,0 | 2,8 | 293(1228) |
| Творог жирный | 14 | 18 | 1,3 | 226(945) |
| Молоко сгущенное стерилизованное | 7,0 | 7,9 | 9,5 | 136(565) |
| Сыр Голландский | 26,8 | 27,3 | - | 361(1510) |
| Маргарин сливочный | 0,3 | 82,3 | 1 | 746(3123) |
| Масло сливочное несоленое | 0,6 | 82,5 | 0,9 | 748(3130) |
| Капуста белокочанная | 1,8 | - | 5,4 | 28(117) |
| Картофель | 2,0 | 0,1 | 19,7 | 83(347) |
| Томаты грунтовые | 0,6 | - | 4,2 | 19(77) |
| Яблоки | 0,4 | - | 11,3 | 46(192) |
| Виноград | 0,4 | - | 17,5 | 69(289) |
| Говядина 1 категории | 18,9 | 12,4 | - | 187(782) |
| Колбаса Докторская | 13,7 | 22,8 | - | 260(1088) |
| Окорок Тамбовский вареный | - 19,3 | 20,5 | — | 262(1096) |
| Яйца куриные | 12,7 | 11,5 | 0,7 | 157(657) |
| Карп | 16 | 3,6 | 1,3 | 96(402) |
| Осетр сибирский | 15,8 | 15,4 | 1 | 202(845) |
| Сельдь атлантическая | 17 | 8,5 | - | 145(607) |
Наиболее высокой энергетической ценностью обладают: сливочное масло, маргарин, шоколад, сахарное печенье и сахар-песок, низкой — молоко, яблоки, капуста, некоторые виды рыбы (карп, треска и др.).
Таблица
Химический состав пищевых продуктов
|
Продукт |
белки |
жиры |
углеводы |
зола |
|
Вареные колбасы: | ||||
|
Диетическая |
12,1 |
13,5 |
- |
2,8 |
|
Докторская |
13,7 |
22,8 |
- |
2,7 |
|
Отдельная |
11,0 |
21,0 |
1,5 |
3,2 |
|
Чайная |
11,7 |
18,4 |
1,8 |
3,2 |
|
Варено-копченые колбасы: | ||||
|
Любительская |
17,3 |
39,0 |
- |
,6 |
|
Сервелат |
16,1 |
40,1 |
- |
4,8 |
|
Грудинка | ||||
|
Копчено-запеченая |
10,0 |
52,7 |
- |
3,5 |
|
Окорок тамбовский вареный |
14,3 |
25,5 |
- |
3,1 |
|
Консервы: | ||||
|
Фарш свиной |
10,6 |
20,4 |
4,4 |
2,4 |
|
Баранина тушеная |
17,3 |
17,0 |
- |
1,7 |
|
Говядина тушеная |
16,8 |
17,0 |
- |
1,9 |
|
Мясо: | ||||
|
Баранина 1 категории |
15,6 |
16,3 |
- |
0,8 |
|
Говядина 1 категории |
18,9 |
12,4 |
- |
0,9 |
|
Конина 1 категории |
19,5 |
9,9 |
- |
1,0 |
|
Хлеб и хлебобулочные изделия: | ||||
|
Ржаной простой |
6,6 |
1,2 |
35,3 |
2,5 |
|
Столовый подовый |
7,1 |
1,2 |
44,3 |
1,8 |
|
Пшеничный из муки: | ||||
|
2 сорта |
8,6 |
1,3 |
45,7 |
2,5 |
|
1 сорта |
7,6 |
0,9 |
46,9 |
1,8 |
|
Высшего сорта |
7,6 |
0,8 |
48,7 |
1,7 |
|
Батоны нарезные из муки 1 с. |
7,7 |
3,0 |
50,0 |
1,6 |
|
Макаронные изделия: | ||||
|
Высшего сорта |
10,4 |
1,3 |
69,8 |
0,5 |
|
1 сорта |
10,4 |
1,3 |
68,6 |
0,7 |
|
Растительные масла рафиниров. | ||||
|
Подсолнечное |
- |
99,9 |
- |
- |
|
Соевое |
- |
99,9 |
- |
- |
|
Арахисовое |
- |
99,9 |
- |
- |
|
Оливковое |
- |
99,9 |
- |
- |
|
Кукурузное |
- |
99,9 |
- |
- |
|
Маргарин: | ||||
|
Молочный |
0,3 |
82,0 |
1,0 |
0,5 |
|
Сливочный |
0,3 |
82,0 |
1,1 |
- |
|
Кондитерские изделия | ||||
|
Карамель |
0,1 |
95,7 |
0,1 | |
|
Шоколад |
5,4 |
35,3 |
52,6 |
1,1 |
|
Какао-порошок |
24,2 |
17,5 |
33,4 |
1,6 |
|
Ассорти |
5,2 |
35,6 |
59,4 |
1,1 |
|
Мармелад |
0,4 |
76,6 |
0,3 | |
|
Халва тахинская |
12,7 |
29,9 |
50,9 |
2,9 |
|
Торт слоенный |
5,0 |
37,4 |
44,0 |
0,3 |
|
Напитки: | ||||
|
Чай без сахара |
0,2 |
0,4 |
ОД |
- |
|
Кофе без сахара |
0,2 |
0,6 |
0,1 |
- |
|
Квас |
0,2 |
5,0 |
- | |
|
Пиво |
0,2 |
4,8 | ||
|
Молоко 3,2% жирности |
3,5 |
3,22 |
4,7 |
0,-7 |
|
Сливки 20% жирности |
2,8 |
20,0 |
3,7 |
0,4 |
|
Творог жирный |
14,0 |
18,0 |
3,2 |
0,5 |
Расчет энергетической ценности пищевых продуктов
Для определения теоретической калорийности 100 г пищевых продуктов, необходимо знать удельную калорийность питательных веществ (1г жира выделяет 9 ккал; 1 г белка - 4,1 ккал; 1 г углеводов - 3,75 ккал) и умножить на количество содержащихся в продуктах. Сумма полученных показателей (произведений) определяет теоретическую калорийность пищевого продукта. Зная калорийность 100 г продукта, можно определить калорийность любого его количества. Зная теоретическую калорийность, например углеводов, можно найти практическую (фактическую) калорийность углеводов путем умножения результата теоретической калорийности углеводов на усвояемость в продуктах (для углеводов - 95,6 %) и деления произведения на 100.
Пример расчета. Определите теоретическую калорийность 1 стакана (200 г) молока коровьего.
По таблице химического состава или учебнику товароведения находим средний химический состав коровьего молока (в %):
жира - 3,2; белков - 3,5; молочного сахара — 4,7; золы - 0,7.
Решение:
Калорийность жиров в 100 г молока — 9x3,2 = 28,8 ккал. Калорийность белков в 100 г молока - 4 х 3,5 = 14,0 ккал. Калорийность углеводов в 100 г молока — 3,75 х 4,7 = 17,6 ккал.
Теоретическая калорийность 1 стакана молока (200 г) будет равна 60,4 х 2 = 120,8 ккал (28,8 + 14,0 + 17,6) х 2: Фактическая калорийность составит с учетом усвояемости жира - 94 %, белков - 84,5 %, углеводов - 95,6 %.
17,6*95/100 + 28,8*94/100+ 14,0*84,5/100= 54,73 ккал
Для перевода килокалорий в килоджоули число килокалорий умножают на 4,184 (по системе СИ).