Текст книги "Технология молочных продуктов лечебно-профилактического питания"

Богатова О. В., Стадникова С. В., Богатов А. И., Соколова О. Я.
Технология молочных продуктов лечебно-профилактического питания

Введение

Современная наука о питании – многопрофильная развивающаяся отрасль.

Продукты питания, кроме снабжения организма человека энергией и необходимыми нутриентами, выполняют ряд функций, среди которых наиболее важная – профилактика и лечение ряда заболеваний.

Создание и внедрение в производство лечебно-профилактических продуктов – является одним из направлений гуманистической программы питания человека, провозглашенной ООН.

Важнейшим условием решения этой проблемы является создание технологической основы для производства продуктов специализированного назначения, не только удовлетворяющих физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и выполняющих профилактические и лечебные функции.

Технология лечебно-профилактических продуктов – это наука о методах и способах производства продуктов питания, предназначенных для лечения и / или предупреждения заболеваний. Она относится к отрасли знаний прикладного характера.

Целью дисциплины является разработка научно обоснованных технологий лечебно-профилактических продуктов для определенных групп потребителей, позволяющих организовать их промышленное производство и удобных для употребления в лечебных, лечебно-профилактических, а также бытовых условиях.

Выделим ряд социально-экономических проблем питания и здоровья населения:

1) особенности традиционного производства продовольствия:

– сезонность;

– нестандартность условий производства;

– зависимость результатов труда от погодных и природных условий;

– снижение биологической ценности продуктов;

2) интенсификация технологического фактора:

– применение ксенобиотиков; химиотерапевтические препараты;

– физические и биологические факторы;

– экологические катастрофы;

3) стратегия продовольственной программы:

– достижение биотехнологий;

– генной инженерии;

– технологии переработки растительного и животного сырья;

– теория адекватного питания;

– фармаконутрициология;

4) необходимость в питании человека молока и молочных продуктов:

– уникальность и физиологическая потребность;

– адекватное и сбалансированное питание;

– защитное средство от воздействий загрязненной окружающей среды;

– источник получения БАВ.

Необходимое условие для сохранения здорового образа жизни – улучшение структуры питания населения.

В качестве социальных проблем необходимо выделить следующие:

– физическая деградация населения;

– биологическая деградация населения;

– интеллектуальная деградация населения.

Для решения поставленных проблем, выделим некоторые аспекты:

– подбор источников сырья с высокими санитарно-гигиеническими и медико-биологическими показателями с лечебными свойствами;

– применение современных биотехнологических приёмов, повышающие пищевую и биологическую ценность продуктов, придавать им лечебнопрофилактические свойства.

Приоритетными задачами пищевой промышленности являются:

– производство продуктов функционального назначения;

– производство продуктов с лечебно-профилактическими свойствами.

В качестве национальной задачи приоритеты необходимо направлять на:

– сохранение здоровья, продление жизни населения;

– обеспечение адекватного, биологически полноценного питания людей.

1 Наука о питании человека

1.1 Теории и законы адекватного питания (рационального питания)

История науки рассматривает три теории питания:

1) античная теория питания (Аристотель, Гален): питание за счёт крови, образующейся из пищевых веществ;

2) теория сбалансированного питания (200 лет назад академик Покровский): приток пищевых веществ в организм соответствует их расходу.

Сбалансированное рациональное питание – организованное и своевременное снабжение организма продуктами питания для обновления тканей, обеспечения энергозатрат и регуляции обменных процессов, вещества пищи находятся в благоприятных соотношениях.

Белки: жиры: углеводы = 1: 1: 4; 1: 1: 5 (для людей тяжёлых профессий) = 80 г: 80 г: 400 г + 0,1 г витаминов + 20 г минеральных веществ + 25 г пищевых волокон;

3) теория адекватного питания (академик Углов В.И.):

– необходимые компоненты пищи: полезные и балластные вещества;

– эндоэкология организма человека;

– ферментативное расщепление питательных веществ;

– несколько потоков питательных и регулятивных веществ ЖКТ в среду организма.

Питательные потоки из ЖКТ в среду организма:

– аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты, витамины, минеральные вещества (при расщеплении пищи);

– гормональные и физиологические активные вещества;

– три потока микрофлоры кишечника: продукты жизнедеятельности бактерий, модифицированные балластные вещества и модифицированные пищевые вещества;

– вещества с загрязнённой пищей.

Сбалансированное адекватное питание – питание должно соответствовать возможностям организма.

I закон – соблюдение равновесия между поступающей с пищей энергии (калорийностью) и энергетическими затратами.

Основной обмен: 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час.

Уровень энергетических затрат человека = 1 300 – 1 900 ккал в сутки.

1 г белков = 4 ккал

1 г жиров = 9 ккал

1 г углеводов = 4 ккал

II закон – сбалансированность между поступающими в организм белками, жирами, углеводами, витаминами, минеральными веществами и балластными веществами.

Пищевая ценность продукта:

– показатель биологической ценности;

– физиологически активные соединения.

Суточный рацион человека: соотношение белков, жиров и углеводов – 1: 1,2: 2,4 = 12 %: 30 – 35 %: 56 – 58 %.

III закон – соблюдение режима питания: завтрак + обед = 2/3 ккал рациона, ужин = 1/3 ккал рациона.

IV закон – профилактическая направленность рациона питания.

Основные принципы рационального питания представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема основных принципов рационального питания

Концепции питания:

– дифференцированное питание – состав пищи и способность организма усваивать её;

– направленное (целевое) питание – формула сбалансированного питания может привести к накоплению опасных химических и биологических веществ;

– индивидуальное питание – учитывают индивидуальные особенности человека, профилактика генетических аномалий.

1.2 Альтернативные теории питания

Рассмотрим ряд известных альтернативных теорий питания:

1) вегетарианство – исключение продуктов животного происхождения. Достоинства которого заключаются в следующем:

– уменьшение риска заболевания атеросклерозом;

– нормализация артериального давления;

– снижается вязкость крови;

– реже заболевания кишечника;

– отток желчи.

В качестве недостатков можно выделить:

– дефицит полноценного белка, жирными кислотами, железом, витаминами;

– возникновение дисбактериоза;

2) лечебное голодание – метод диетического питания, используется в лечении многих болезней;

3) концепция питания предков:

– сыроедодение: питание сырыми молочно-растительными продуктами;

– сухоедение: хлеб без жидкости;

4) концепция раздельного питания – несовместимость белковой (мясо, рыба, сыр, молоко, творог) с крахмалистой пищей (хлеб, каши);

5) концепция главного пищеварительного фактора – организм обеспечен одним или несколькими пищеварительными факторами;

6) концепция индексов пищевой ценности – рацион является суммой количественных величин, характеризующих химические составные части продукта;

7) концепция “Живой энергии” – живая энергия АТФ (аденозинтрифосфорная кислота);

8) концепция “мнимых” лекарств – целебные свойства отдельных продуктов;

9) концепция абсолютизации оптимальности – создание идеальной диеты;

10) “конвиниенс” – минимум калорий и максимум белков и витаминов;

11) фитнесс – здоровое питание и спорт.

1.3 Питание и алиментарные заболевания

Питание – это процесс поступления и усвоения питательных веществ, необходимых для поддержания жизни и здоровья человека, а также его работоспособности.

Питание – это сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и ассимиляции органических веществ, участвующих в покрытии энергетических затрат, построении и возобновлении клеток и тканей тела, регуляции и функционировании организма.

Правильно организованное питание – одно из важнейших условий здорового образа жизни.

В последние десятилетия стала активно развиваться специальная наука о питании – нутрициология.

Рацион человека составляет 600 нутриентов, диетические свойства зависят от:

– химического состава;

– пищевой, биологической и энергетической ценности;

– технологической обработки;

– составления рациона.

Энергетическая ценность рациона меньше затрат энергии получается отрицательный энергетический баланс (белково-энергетическая недостаточность).

Если энергетическая ценность рациона больше расхода энергии тогда сформируется положительный энергетический баланс (избыточная масса тела).

Четыре формы патологических состояний (неправильное питание):

– недоедание;

– переедание;

– специфическая форма недостаточности;

– несбалансированность.

Болезни недостаточного питания: кахексия, квашиоркор, маразм, алиментарная дистрофия, авитаминоз.

Болезни избыточного питания: ожирение, гипертоническая болезнь, атеросклероз, сахарный диабет, желчнокаменная болезнь, почечнокаменная болезнь.

Функциональное питание заменяет лекарственные препараты.

2 Основные компоненты пищи и питательные вещества

Все вещества, входящие в состав пищевых продуктов, делят на две группы: органические и неорганические. Основными веществами органического происхождения являются белки, жиры и углеводы. К веществам неорганическим относят воду и минеральные элементы.

2.1 Белки

Белки являются важными и незаменимыми компонентами в питании человека, обеспечивая пластические и энергетические функции организма. На долю, белка приходится 17 % общей массы тела человека, в пересчете на сухую массу – 44 %.

С белками связаны все основные жизненные процессы: обмен веществ; способность к росту и размножению; раздражительность, сократимость и, следовательно, движение во всех его функциях. Белок участвует в образовании иммунных тел и формировании как искусственного, так и естественного иммунитета.

Белки играют ключевую роль в жизни клетки, составляя материальную основу ее химической деятельности. Исключительное свойство белка – самоорганизация структуры, т.е. способность самопроизвольно создавать определенную, свойственную только данному белку пространственную структуру. Ниже представлен принцип образования белков и их роль в организме человека (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Схема образования белков и их роль в организме

Классификация пищевых белков:

– белки, обладающие алиментарной специфичностью (яйцо, сквашенное молоко);

– белки с высокой биологической ценностью (говядина, рыба, соя, рапс и семена хлопка);

– белки с низким балансом незаменимых аминокислот (зерновые культуры);

– неполноценные белки – не содержат незаменимые аминокислоты (белки желатина и гемоглобина).

Биологическая ценность белков пищевых продуктов зависит от количества и соотношения в них незаменимых аминокислот, которые не могут синтезироваться в организме и должны поступать только с пищей.

Незаменимых аминокислот десять – лизин, метионин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, валин, аргинин и гистидин. Особо дефицитными являются лизин, метионин и триптофан.

Заменимые аминокислоты также выполняют в организме разнообразные функции и играют не меньшую роль, чем незаменимые. Так, например, глутаминовая кислота является единственной кислотой, поддерживающей дыхание клеток мозга.

Аминокислоты содержатся во всех продуктах растительного и животного происхождения. Однако они различаются содержанием и соотношением аминокислот. Наиболее оптимально соотношение незаменимых аминокислот в продуктах животного происхождения – молоке, мясе, рыбе, яйцах. Основные поставщики белка растительного происхождения – семена бобовых культур: соя, фасоль, горох, арахис; зерно зерновых и крупяных растений: пшеница, рис, кукуруза, ячмень, гречиха; семена масличных растений: подсолнечник, лен.

Белки животного и растительного происхождения должны быть в примерном соотношении 1: 1.

Животные белки усваиваются на 97 %, растительные белки – на 85 %, белки смешанной пищи – на 92 %.

Суточное потребление белка 35 – 40 %.

2.2 Жиры

Жиры – очень важные и незаменимые источники питания, участвуют в строении клеток, входят в состав нервной ткани и головного мозга. В нервной ткани содержится до 25 % жиров, в клеточных мембранах – до 40 %.

Жиры пищи – это прежде всего источник энергии. При окислении 1 г жиров выделяется 9 ккал, что более чем в два раза выше, чем при сгорании такого же количества белков или углеводов.

Жиры участвуют в восполнении энергетических затрат организма, в обменных процессах, в том числе обмена холестерина. В составе белковожирового комплекса (липопротеидов) являются строительным материалом для обновления клеточных оболочек и внутриклеточных образований.

Жиры организма человека могут синтезироваться из продуктов расщепления углеводов и в меньшей мере – белков.

Пищевые жиры относятся к классу липидов. Жиры представляют собой смесь разных по составу триацилглицеролов, а также сопутствующих веществ липидной природы.

Жиры пищи являются источниками жирорастворимых витаминов (ретинол или витамин А, токоферол или витамин Е, эргокальциферол или витамин D, филлохиноны или витамин К), фосфолипиды и стерины (в частности, холестерин).

Важнейшая составная часть жиров – жирные кислоты, насыщенные и ненасыщенные. Особое физиологическое значение имеют полиненасыщенные жирные кислоты, которые входят в состав клеточных мембран и других структурных элементов тканей. Ненасыщенные жирные кислоты – линолевая и линоленовая – не синтезируются в организме. Арахидоновая кислота может образовываться в организме из линолевой в присутствии витамина В₆ и биотина. Эти кислоты необходимы для роста и обмена веществ живых организмов, эластичности их сосудов.

Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) играют также важную роль в синтезе простагландинов – гормоноподобных веществ, принимающих участие в регуляции многих процессов в организме.

Фосфолипиды – основной компонент биомембран клеточных структур, они играют существенную роль в проницаемости клеточных оболочек и внутриклеточном обмене. Наиболее важный из фосфолипидов – фосфатидилхолин или лецитин проявляет липотропное действие, препятствуя ожирению печени и лучшему усвоению жиров.

Холестерин является структурным компонентом всех клеток и тканей человека. Он участвует в обмене желчных кислот, ряда гормонов. кальциферола. Холестерин – незаменимый материал для формирования каждой живой клетки, обеспечивающий необходимую эластичность, прочность и, вместе с тем, проницаемость наружных клеточных мембран. Без холестерина практически исключен синтез важнейших гормонов, в частности половых. Большая часть его используется для образования желчи печенью, и небольшое количество для синтеза витамина D.

С холестерином связывают одну из главных причин атеросклероза, тяжелого заболевания артерий, аорты, уносящего ежегодно в мире миллионы жизней. Однако это только теневая, нежелательная сторона сложного и многообразного участия холестерина в обмене веществ.

Жиры участвуют в процессах терморегуляции, защищая организм от холода, способствуют закреплению в определенном положении таких внутренних органов как почки, кишечник и предохраняют их от смещения при сотрясениях. Недостаток или избыток жиров практически одинаково опасны для организма человека.

2.3 Углеводы

Углеводы являются основной составной частью пищевого рациона человека. Они выполняют в организме разнообразные функции, главная из них – энергетическая. За счет углеводов обеспечивается около 60 % суточной энергоценности.

Потребность углеводов в сутки – 300 – 500 г.

По пищевой ценности углеводы делят на усвояемые и неусвояемые. Усвояемые углеводы перевариваются и метаболизируются в организме человека. К ним относятся глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, мальтоза и альфаглюкановые полисахариды – крахмал, декстрины и гликоген. Неусвояемые углеводы не расщепляются ферментами, секретируемыми в пищеварительном тракте человека. К неусвояемым углеводам относятся рафинозные олигосахариды и не альфа-глюконовые полисахариды – целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, лигнин, камеди и слизи.

Основными пищевыми дисахаридами в питании человека являются сахароза и лактоза.

Сахар, основным компонентом которого является сахароза, выполняет в организме роль энергоносителя. При попадании в кишечник сахароза быстро распадается на глюкозу и фруктозу и всасывается в кровь. В крови заметно повышается концентрация глюкозы.

Лактоза – наиболее важный углевод рациона питания новорожденных детей и детей младшего возраста.

Среди полисахаридов растительных продуктов наибольшее значение в питании человека имеет крахмал.

Основными неусвояемыми углеводами являются так называемые «пищевые волокна» (ПВ) – смесь различных структурных полисахаридов растительных клеток: целлюлозы, гемицеллюлоз и пектиновых веществ, лигнина и неструктурных полисахаридов, встречающихся в натуральном виде в продуктах питания: камедей, слизей и полисахаридов, используемых в качестве пищевых добавок. Суточная норма ПВ для взрослого человека – 25 – 30 г.

Целлюлоза – структурный основной компонент оболочки растительной клетки. Основное ее физиологическое действие – способность связывать воду (до 0,4 г воды на 1 г клетчатки).

ПВ – один из компонентов комплексной профилактики нарушений жирового обмена, атеросклероза, сахарного диабета, желчнокаменной болезни.

2.4 Вода и витамины

Вода – самое распространенное соединение в живых организмах; она составляет основную массу тела человека, животных, растений и микроорганизмов. Так, в организме взрослого человека содержится 58 – 67 % воды, что составляет в среднем 2/3 массы его тела.

Отдельные ткани и органы человека содержат неодинаковое количество воды: кожа, печень, мозг – до 70 %, мышцы – 76, а легкие, почки, соединительная ткань – 80 – 83 %.

Суточная потребность взрослого человека в воде обычно составляет 2,5 – 3,0 л, или 40 г на килограмм массы его тела, у грудных детей – в 3 – 4 раза больше.

Выделение воды происходит разными путями: через почки выделяется в сутки около 1,5 л, через кишечник – 0,15, через кожу – 0,6 ичерез легкие – 0,35 л.

Поддержание воды в различных тканях тела человека на определенном уровне осуществляется специальными механизмами водного обмена.

Водный обмен тесно связан с белковым, жировым, углеводным и другими обменами.

Витамины относятся к незаменимым микрокомпонентам пищи, в отличие от макрокомпонентов – белков, жиров, углеводов.

Витамины – низкомолекулярные органические соединения разнообразной химической небелковой природы, не синтезируемые (или синтезируемые в недостаточном количестве) в организме людей и большинства животных, поступающие с пищей и необходимые для каталитической активности ферментов, определяющих биохимические и физиологические процессы в живом организме.

Витамины подразделяют на водо– и жирорастворимые. К водорастворимым витаминам относят витамины С, группы В, Р, РР, Н (биотин), пантеновую и фолиевую кислоты, к жирорастворимым – витамины А, Д, Е, К. Выделяют также группу витаминоподобных веществ, к которым относят холин, мионозит, витамин II, липолевую кислоту, оротовую, пангамовую (витамин В 15) кислоты, витамин F.

Жирорастворимые витамины:

– витамин А (ретинол) необходим для нормального зрения, роста, клеточной дифференцировки воспроизводства и целостности иммунной системы.

Суточная потребность организма в витамине А составляет 1,0 – 2,5 мг (25 000 МЕ) или 6 мг каротина.

– витамин Е (токоферол) – основной представитель группы антиоксидантных витаминов. Он способствует замедлению окислительных процессов, стимулирует мышечную деятельность, препятствуя окислению витамина А.

– витамин D (кальциферол) является регулятором кальциевофосфорного обмена, способствует всасыванию кальция и отложению его в костях.

– витамин К (филлохинон) участвует в процессах свертывания крови.

Он необходим для синтеза в печени функционально активных форм белка протромбина, который необходим для образования кровяного сгустка.

Водорастворимые витамины:

– витамин С (аскорбиновая кислота) участвует во многих биохимических окислительно-восстановительных процессах в организме, оказывая антиоксидантное действие и способствуя регенерации и заживлению тканей, поддержанию устойчивости к различным видам стрессов, обеспечению нормального иммунологического и гематологического статуса. Суточная потребность в витамине С 50 – 100 мг;

– витамин В₁ (тиамин) принимает участие в превращении пировиноградной кислоты в ацетальдегид, в обмене углеводов, аминокислот, жирных кислот. Суточная потребность в тиамине у здорового человека – 1,5 – 2,5 мг;

– витамин В₂ (рибофлавин) входит в состав ферментов, регулирующих окислительно-восстановительные реакции в организме. Он улучшает состояние кожи, нервной системы, слизистых оболочек, функцию печени и кроветворения. Рибофлавин – составная часть двух коферментов ФАД и ФМН, входящих в состав аэробных дегидрогеназ. Рекомендуемая норма потребления рибофлавина – 1,3 – 2,4 мг/сут;

– витамин В₃ (пантотеновая кислота) участвует в синтезе жирных кислот, осуществляя перенос ацильных групп, в углеводном обмене, активизирует многие биохимические реакции, обмен гормонов, гемоглобина;

– витамин В₆ (пиридоксин) участвует в обмене аминокислот, осуществляя перенос аминогрупп, регуляции обмена холестерина, образовании гемоглобина. Кроме того, пиридоксин необходим для осуществления ряда важнейших реакций липидного обмена. Коферментные формы пиридоксина участвуют в более чем 50 ферментативных реакциях, включая процессы метаболизма аминокислот. Суточная потребность в витамине – 1,8 – 2,0 мг;

– витамин В₉ (фолиевая кислота, фолацин, фолат) участвует в процессах свертывания крови и кроветворения. Биохимические функции фолиевой кислоты весьма разнообразны и связаны с участием в процессах биосинтеза нуклеиновых кислот, реакциях метилирования и метаболизма аминокислот. Потребность взрослого человека в витамине В₉ – 0,2 мг/сут;

– витамин В₁₂ (цианокобаламин) участвует в построении ряда ферментных систем, являясь промежуточным переносчиком метильной группы. Входя в состав ферментов, он участвует в процессе кроветворения;

– витамин РР (ниацин, никотиновая кислота) участвует в процессе клеточного дыхания, при окислении углеводов, обмене белков, регуляции деятельности нервной системы, обмене холестерина. Основное физиологическое значение ниацина определяется его ролью в окислительно-восстановительных реакциях в качестве переносчика электронов. Суточная потребность в ниацине – 15 – 25 мг;

– витамин Р (рутин) усиливает биологический эффект витамина С, уменьшает проницаемость капилляров. Суточная потребность в нем взрослого человека составляет 25 мг;

– витамин Н (биотин) участвует в обмене жирных кислот и аминокислот, перенося карбоксильную группу. Суточная потребность в биотине составляет 0,15 – 0,3 мг.