Потери питательных веществ

Химическая природа потерь питательных веществ

Потери питательных веществ в пищевых продуктах обусловлены сложными химическими процессами, протекающими под воздействием тепла, света, кислорода, воды и ферментов. Основные группы веществ, подверженные разрушению, включают витамины, белки, липиды, углеводы и минералы. Химические реакции, ведущие к этим потерям, могут быть окислительными, гидролитическими или ферментативными.

Витамины и их нестабильность

Витамины делятся на водорастворимые (группа B, витамин C) и жирорастворимые (A, D, E, K).

  • Водорастворимые витамины обладают высокой термочувствительностью. При нагревании выше 100 °C происходит разрушение аскорбиновой кислоты и тиамина. Реакции включают окисление и декарбоксилирование, что приводит к потере биологической активности.
  • Жирорастворимые витамины относительно стабильны к теплу, но чувствительны к свету и кислороду. Например, витамин A окисляется с образованием ретиналя и ретиноевой кислоты, теряя функциональные свойства. Витамин E является естественным антиоксидантом, но при длительном хранении и контакте с металлами также разрушается.

Белки: денатурация и распад аминокислот

Белки подвергаются потере функциональности вследствие:

  • Термической денатурации, при которой меняется третичная и четвертичная структура, уменьшается растворимость и способность к образованию геля.
  • Окисления аминокислот, особенно серосодержащих (цистеин, метионин), приводящего к формированию дисульфидных связей и снижению биологической ценности белка.
  • Реакции Майяра, происходящей между восстановительными сахарами и аминогруппами белков, что ведет к изменению цвета, вкуса и снижению усвояемости аминокислот, в особенности лизина.

Липиды: окисление и гидролиз

Жиры теряют питательную ценность в результате:

  • Автоокисления, сопровождающегося образованием пероксидов, кетонов, альдегидов и других продуктов распада, вызывающих прогоркание. Полиненасыщенные жирные кислоты наиболее подвержены разрушению.
  • Гидролиза, ускоряемого ферментами липазами и присутствием воды, приводящего к расщеплению триглицеридов на свободные жирные кислоты и глицерин. Свободные кислоты усиливают запах и вкус, снижают энергетическую ценность.
  • Фотохимических реакций, при которых ультрафиолет вызывает разрыв двойных связей и образование радикалов.

Углеводы: потери и модификации

Углеводы могут терять питательные свойства в результате:

  • Карамелизации, возникающей при нагревании моносахаридов выше 120 °C, что сопровождается образованием окрашенных соединений и ароматических продуктов.
  • Ферментативного гидролиза, особенно крахмала, который превращается в мальтозу и глюкозу.
  • Реакций с белками, как в случае реакции Майяра, что уменьшает содержание усвояемых аминокислот.

Минералы и микроэлементы

Минеральные вещества химически более стабильны, но подвержены потере при термической обработке и выщелачивании в воду. К примеру: кальций, магний и калий могут переходить в варочную жидкость. Микроэлементы (Fe, Zn, Cu) могут участвовать в катализе окислительных процессов, что косвенно снижает питательную ценность других веществ.

Влияние технологических процессов

  • Термическая обработка: варка, жарка и выпечка вызывают значительные потери водорастворимых витаминов, частичное разрушение белков и образование продуктов окисления жиров.
  • Сушка и замораживание: при сушке теряется до 50% витамина C; замораживание сохраняет большинство витаминов и минералов, но может вызывать разрушение клеточной структуры и снижение усвояемости белков.
  • Ферментация и консервирование: могут как снижать, так и повышать биологическую ценность продуктов. Ферментация иногда увеличивает содержание витаминов группы B, тогда как длительное хранение консервов приводит к разрушению термочувствительных компонентов.

Факторы, усиливающие потери питательных веществ

  1. Кислород: способствует окислению витаминов и липидов.
  2. Свет: ускоряет фотолиз и окислительные реакции.
  3. Влажность: активирует ферменты и гидролитические процессы.
  4. Металлы: катализируют разложение перекисей и ускоряют окисление витаминов.

Контроль и минимизация потерь

Для сохранения питательных веществ применяются следующие подходы:

  • Использование минимальной термической обработки и короткого времени приготовления.
  • Применение герметичной упаковки для ограничения доступа кислорода и света.
  • Добавление антиоксидантов и хелатов для стабилизации витаминов и липидов.
  • Оптимизация хранения при низких температурах и контроле влажности.

Систематический контроль химических изменений позволяет уменьшить потери питательных веществ и сохранить биологическую ценность пищевых продуктов на всех этапах технологического процесса.

Оглавление