Химический состав продовольственных товаров необходимо знать для организации рационального питания человека, т.е. потребления пищи, сбалансированной по качественному составу.
В состав пищевых продуктов входят неорганические вещества (вода, минеральные вещества) и органические (углеводы, белки, жиры, витамины, ферменты, органические кислоты, дубильные, пектиновые, красящие, ароматические вещества, гликозиды, фитонциды, алкалоиды). От соотношения этих веществ и их изменений в продуктах зависят потребительские свойства товаров, условия, сроки хранения и т.д.
Вода входит в состав всех пищевых продуктов, но содержание ее различно. Так, в свежих плодах и овощах ее находится 72-95%, в мясе - 58-78, в рыбе - 62-84, в молоке - 88, в хлебе - 35-50, крахмале-14-20, в зерне, муке, крупе - 10-14, в поваренной соли - 3, в сахаре-песке - 0,14%. Количество воды в пищевых продуктах влияет на их качество и сохраняемость. Скоропортящиеся продукты с повышенным содержанием влаги без консервирования длительное время не сохраняются. Вода, содержащаяся в продуктах, способствует ускорению в них химических, биохимических и других процессов. Продукты с малым содержанием воды лучше сохраняются.
Содержащуюся в пищевых продуктах воду делят на свободную и связанную.
Свободная вода активно участвует в процессах, протекающих в клетках, легко испаряется.
Связанная вода прочно соединена с другими компонентами пищевых продуктов и испаряется из них с большим трудом.
В растительных и животных тканях преобладает свободная вода. Так, в свежих плодах и овощах ее содержится до 95%, поэтому их можно сушить до содержания остаточной влажности 8-20%, так как свободная вода из них легко удаляется.
Содержание воды в пищевых продуктах в процессе их перевозки и хранения не остается постоянным. В зависимости от особенности самих продуктов, а также условий внешней среды они теряют влагу или увлажняются. Высокой гигроскопичностью (способностью поглощать влагу) обладают продукты, содержащие много фруктозы (мед, карамель), а также сушеные плоды и овощи, чай, поваренная соль. Эти продукты хранят при относительной влажности воздуха не выше 65-70%.
Количество воды во многих продуктах, как правило, нормируется стандартами с указанием верхнего предела ее содержания, так как от этого зависят не только качество и сохраняемость, но и пищевая ценность продуктов.
Минеральные (зольные) вещества имеют большое значение в жизни живых организмов. Они содержатся во всех пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений. Суточное потребление минеральных веществ составляет 20-30 г.
В организме человека и животных минеральные элементы участвуют в синтезе пищеварительных соков, ферментов, гормонов (железо, йод, медь, фтор и др.), в построении мышечной и костной тканей (сера, кальций, магний, фосфор и др.), нормализуют кислотно-щелочное равновесие и водный обмен (калий, натрий; хлор).
В зависимости от количественного содержания минеральных элементов в пищевых продуктах различают макро-, микро - и ультрамикроэлементы.
Макроэлементы содержатся в продуктах в значительных количествах (более 1 мг %). К ним относят калий, кальций, магний, фосфор, железо, натрий, хлор и др.
Микроэлементы находятся в продуктах в небольших количествах (не более 1 мг %). Элементами этой группы являются барий, бром, йод, кобальт, марганец, медь, молибден, свинец, фтор, алюминий, мышьяк и др.
Ультрамикроэлементы содержатся в продуктах в ничтожно малых количествах (в гаммах). К ним относятся уран, торий, радий и др. Они становятся ядовитыми и опасными, если содержатся в продуктах в повышенных дозах.
Содержание минеральных веществ определяют массовой долей золы, получающейся после полного сжигания навески продукта. Зольность характеризует качество муки, крахмала, конфет, карамели, халвы, сахара, пряностей и др.
Углеводы - органические соединения, в состав которых входят углерод, водород и кислород. Они синтезируются растениями из углекислоты и воды под действием солнечной энергии в присутствии хлорофилла. В растительных продуктах углеводы составляют 80% органических веществ, а в животных - 2%. При биологическом окислении углеводов выделяется энергия, необходимая для поддержания жизнедеятельности организма. При окислении 1 г углеводов выделяется 3,75 ккал, или 15,7 кДж. Избыток углеводов, особенно легкоусвояемых (сахар, кондитерские изделия), превращается в жир, который откладывается в организме и способствует повышению уровня холестерина в крови, что приводит к развитию атеросклероза.
По химическому строению углеводы подразделяют на моносахариды (простые сахара), олигосахариды (углеводы, построенные из небольшого количества моносахаридов) и полисахариды (несладкие, в воде образуют коллоидные растворы).
Моносахариды. Из моносахаридов в пищевых продуктах чаще всего встречаются гексозы (шесть атомов углерода) - глюкоза, фруктоза и галактоза.
Глюкоза (виноградный сахар) в наибольших количествах находится в винограде, ягодах, меде, плодах зеленых частей растений. Глюкоза усваивается наиболее эффективно и быстро при наличии соответствующих ферментов. Для нормального функционирования организма человека необходимо содержание глюкозы в крови в количестве 80-120 мг %.
Значительное накопление глюкозы в крови приводит к перенапряжению гормональной системы, в моче появляется сахар, что свидетельствует о возникновении сахарного диабета. Глюкоза восстанавливается в шестиатомный спирт - сорбит, который применяют для лечения диабета. Получают глюкозу кислотным гидролизом крахмала и применяют в кондитерском производстве.
Фруктоза (плодовый сахар) обладает восстанавливающими свойствами, образуя при этом два шёстиатомных спирта (сорбит и ман-нит), имеющих сладковатый вкус. Получают фруктозу кислотным гидролизом полисахарида инулина, содержащегося в чесноке, корнях цикория и в клубнях топинамбура. Наибольшее количество фруктозы содержится в меде (37%), ягодах и фруктах (4-7%).
Глюкоза и фруктоза хорошо растворяются в воде, обладают большой гигроскопичностью (особенно фруктоза), легко сбраживаются дрожжами с образованием спирта и углекислого газа.
Поскольку моносахариды обладают восстанавливающими свойствами, их называют восстанавливающими, или редуцирующими, сахарами
Полисахариды (С6Н10О5). Они состоят из большого количества остатков молекул моносахаридов, на которые распадаются при кислотном гидролизе. К полисахаридам относят крахмал, гликоген, инулин и клетчатку.
Крахмал - полисахарид второго порядка, состоит из сотен и тысяч остатков молекул моносахаридов. Находится в растениях в виде крахмальных зерен, различающихся свойствами и химическим составом.
Наиболее богаты крахмалом зерна злаковых культур (в%): пшеница - 70, рожь - 65, кукуруза, рис, горох - 60-80, картофель - 24.
Гликоген (животный крахмал) откладывается в печени животных, при гидролизе переходит в глюкозу, легко набухает и растворяется в воде. Содержание в животных продуктах (рыба, мясо, яйца) - до 1%. Гликоген имеется в грибах, дрожжах, зерне кукурузы.
Инулин содержится в клубнях и корнях некоторых растений - земляная груша (топинамбур), корни цикория и одуванчика (15-17%). Инулин легко растворяется в теплой воде, образуя при этом коллоидный раствор. При кислотном гидролизе или под действием инулазы он превращается во фруктозу. На этом свойстве инулина основано производство фруктового сахара, предназначенного для питания людей, больных диабетом, склонных к ожирению и больных кариесом.
Клетчатка является основной структурной частью клеточных стенок хлорофиллоносных растений и относится к пищевым волокнам. В значительных количествах она находится в кожуре плодов, овощей, в муке низших сортов и нешлифованных крупах. Клетчатка не растворяется в воде, в слабых растворах серной кислоты и щелочи. Она не усваивается организмом человека, поэтому относится к балластным веществам. Однако она необходима, поскольку вследствие волокнистого строения способствует пищеварению, усиливает перистальтику кишечника, так как она выводит из организма соли тяжелых металлов, холестерин и другие вредные вещества.
Пектиновые вещества. Они являются продуктом окисления глюкозы и построены из остатков галактуриновой кислоты. В значительных количествах находятся в плодах, ягодах и овощах (яблоки, абрикосы, хурма, персики, крыжовник - 0,3-1,5%; тыква, земляника, смородина - 0,5-0,8%) в виде протопектина, пектина и пектиновой кислот. Пектиновые вещества, так же как и клетчатка, являются балластными веществами, не перевариваются и не всасываются в желудке и кишечнике. Однако роль пектина огромна, так как он связывает вредные и ядовитые вещества и выводит их из организма, способствует нормальному выделению желчи, снижает уровень холестерина в крови.
Липиды - природные органические соединения, многие из которых являются эфирами жирных кислот и спиртов. Общими свойствами липидов являются их гидрофобность и нерастворимость в воде, но все они по-разному растворяются в органических растворителях - эфире, бензине, хлороформе, ацетоне и др.
Из липидов в товароведении продовольственных товаров изучают жиры, высокомолекулярные кислоты и липоиды.
Жиры. Обладают высокой энергетической ценностью - 1 г жира при окислении выделяет 9,0 ккал (37,7 кДж), активно участвуют в пластических процессах, входя в состав оболочек живых клеток и других структур, а также откладываются в тканях организма. Они являются источником необходимых витаминов и других биологически активных веществ. Жиры широко используют при производстве многих продовольственных товаров, они улучшают вкусовые свойства пищи.
По происхождению жиры делят на растительные и животные.
К растительным жирам (маслам) относят масло какао, кокосовое и пальмовое.
Жидкие жиры в зависимости от свойств делят на невысыхающие (оливковое, миндальное) и высыхающие (льняное, конопляное, маковое и др.) масла.