методичка по пищевой химии

Предисловие

Одной из важных проблем экологии является охрана агроэкосистем от негативного воздействия научно-технического прогресса: интенсификации и химизации сельского хозяйства, химического загрязнения окружающей среды, которое вызывает накопление в продуктах растениеводства и животноводства различных токсических веществ[1].

Пища — одна из основ здоровья человека, его работоспособности, жизнедеятельности и долголетия. Но это достигается только при правильном питании, при своевременном снабжении организма всеми необходимыми ему разнообразными веществами в нужном количестве и соотношении. Для постоянной созидательной работы организма, для обмена веществ, требуются не только богатые энергией химические соединения, но и определенный качественный состав этих соединений. Человек не можем в полной мере защитить своё здоровье от потребления вредной продукции. В то же время, наука может дать точные оценки вредности того или иного товара на основе накопления факторов использования и влияния на организм человека.

В методическом пособии приведен материал по химическому анализу   витаминов в продуктах питания.

Введение

Основные понятия

В соответствии с приказом Министерства здравоохранения Республики Казахстан от 11 июня 2003 года № 447 "Об утверждении санитарных правил и норм" Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов". Санитарные правила и нормы от 11 июня 2003 года № 4.01.071.03 "Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» (далее - санитарные правила) распространяются на все виды продовольственного сырья и пищевых продуктов и устанавливают гигиенические нормативы безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов для человека[2].

         Настоящие санитарные правила содержат гигиенические требования к пищевой продукции на этапах разработки и поставки на производство новых видов продукции, при ее переработке, производстве, хранении, транспортировке, закупке, ввозе в страну и реализации (далее - при обращении пищевой продукции)[2].

         В настоящих санитарных правилах используются следующие термины и определения:

      1) безопасность пищевых продуктов - соответствие продуктов питания техническим, санитарным, ветеринарным, фитосанитарным стандартам, нормам, правилам и требованиям, гарантирующих их безопасность для жизни и здоровья людей;

      2) пищевая ценность продукта - совокупность свойств пищевого продукта, удовлетворяющих физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии;

      3) биологически активные добавки (далее - БАД) природные (идентичные природным) биологически активные вещества, предназначенные для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевых продуктов;

      4) генетически модифицированные источники пищи (далее - ГМИ) - используемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде пищевые продукты (компоненты), полученные из генетически модифицированных организмов;

      5) генетически модифицированные организмы - организм или несколько организмов, любые неклеточные, одноклеточные или многоклеточные образования, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные с применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал (гены, их фрагменты, или комбинации генов);

      6) качество пищевых продуктов - совокупность характеристик пищевых продуктов, определяющие их потребительские свойства;

      7) контаминанты - чужеродные вещества биологической или химической природы при попадании в пищевой продукт непреднамеренно делают его небезопасным и не пригодным для употребления[2].

         Пища - совокупность неорганических и органических веществ, получаемых животными и человеком из окружающей среды и используемых ими для построения и возобновления тканей, поддержания жизнедеятельности и восполнения расходуемой энергии. В зависимости от характера потребляемой пищи животные могут быть растительноядными, плотоядными и всеядными. Однако у животных с чередующимися фазами жизненного цикла каждой стадии свойствен определенный вид пищи. Например, личинки лягушек - головастики – растительноядные, взрослые особи обычно плотоядны. Строение и функции пищеварительной системы строго приспособлены к поглощаемой пище[3].

         Химический состав пищи

Обычно пища содержит смесь различных компонентов, однако встречаются виды пищи, состоящие из какого-либо одного компонента или его явного преобладания, например, углеводистая пища. Пищевая ценность продуктов питания определяется в первую очередь энергетической и биологической ценностью, составляющих её компонентов, а также пропорциями отдельных видов компонентов в их общем количестве[3].

         Потенциально опасные для здоровья человека химические и биологические вещества попадают и накапливаются в пищевых продуктах по ходу как биологической цепи (обеспечивающей обмен веществ между живыми организмами, с одной стороны, и воздухом, водой и почвой – с другой), так и пищевой цепи, включающей все этапы сельскохозяйственного производства продовольственного сырья и пищевых продуктов, а также хранение, упаковку и маркировку.

         Все химические вещества пищи с определенной степенью условности могут быть разделены:

- во-первых, на собственно компоненты пищевых продуктов, то есть вещества, специфические для определенного вида продуктов растительного и животного происхождения;

- во- вторых, на пищевые добавки - вещества, специально вносимые в пищевые продукты для достижения определенного технологического эффекта;

- в-третьих, на контаминанты из окружающей среды[3].

Чужеродные вещества пищи подразделяют на пищевые добавки и контаминанты.

Пищевые добавки - химические вещества природного или синтетического происхождения, специально добавляемые в пищевые продукты на различных этапах его производства, хранения или транспортирования с целью достижения желаемого эффекта[3].

Безопасность пищевых продуктов - это отсутствие или безопасные, приемлемые уровни риска пищевых продуктов, которые могут нанести вред здоровью потребителей. Пищевые опасности могут быть микробиологическими, химическими или физическими по своей природе и часто невидимы невооруженным глазом, например, бактерии, вирусы или остатки пестицидов[3].

Безопасность пищевых продуктов играет важнейшую роль на всех этапах производственной цепочки - от производства до сбора, обработки, хранения, распределения и вплоть до готовки и потребления.

Правовое регулирование в сфере обеспечения безопасности пищевых продуктов осуществляют, в первую очередь, законы Республики Казахстан. Далее следуют нормативные акты (документы), такие как постановления Правительства РК, министерств и ведомств[3].

Нормативные документы — документы (государственные стандарты, санитарные и ветеринарные правила и нормы), устанавливающие требования к качеству и безопасности пищевых продуктов, материалов и изделий, контролю за их качеством и безопасностью, условиям их изготовления, хранения, перевозок, реализации и использования, утилизации или уничтожения некачественных, опасных пищевых продуктов, материалов и изделий.

Основой нормативно-правового обеспечения государственной политики в сфере здорового питания населения, добросовестной деятельности хозяйствующих субъектов в области производства и оборота пищевых продуктов, обеспечения защиты прав потребителя и охраны здоровья граждан от некачественных и опасных пищевых продуктов является Закон Республики Казахстан от 8 апреля 2004 года № 543-II «О качестве и безопасности пищевых продуктов»[4].

Нормативно-технические документы — это документы, которые содержат конкретные требования к продуктам, способам их производства, методам определения их безопасности. К ним относятся:

– санитарные правила и нормы (СанПиН), определяющие санитарно-гигиенические показатели продукции;

– методические указания (МУ), регламентирующие способы определения качества продуктов, их безопасности и т. п.;

– стандарты, которые подразделяют на государственные (ГОСТ), отраслевые (ОСТ), предприятий (СТП);

– технические условия (ТУ), устанавливающие требования к конкретным типам и маркам продукции. Они разрабатываются обычно на продукцию, выпускаемую небольшими партиями, либо на продукцию, осваиваемую в производстве[5].

Качество пищевых продуктов - это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность для удовлетворения определенных потребностей в соответствии с назначением. Качество пищевых продуктов должно соответствовать требованиям стандартов. Качество любого пищевого продукта определяется по характерным для него свойствам, которые называют показателями качества. Наиболее существенное влияние на формирование и сохранение качества пищевых продуктов оказывают вид и качество сырья, способы и условия производства, упаковка и состояние тары, транспортирование и хранение[5].

Идентификация пищевых продуктов

Идентификация является одной из процедур обязательной сертификации пищевых продуктов. Идентификация — установление тождественности неизвестного объекта известному на основании совпадения признаков; распознание.

Критерии идентификации — это обобщенные существенные признаки, предназначенные для установления тождественности и/или подлинности товаров. Такие критерии могут быть выражены с помощью комплексных и/или единичных показателей качества. Например, самым распространенным и доступным критерием служит внешний вид, хотя достоверность его для товаров с разной степенью глубины технологической обработки неодинакова[5].

Показатели идентификации можно подразделить на три группы: органолептические, анатомо-морфологические и физико-химические. Микробиологические показатели, как и показатели безопасности, могут лишь в редких случаях служить существенными признаками идентификации пищевых продуктов.

Показатели идентификации — это характеристики товаров, позволяющие отождествлять ассортиментные и квалиметрические характеристики представленного товара с наименованием, указанным на маркировке и/или в нормативных, товаросопроводительных документах, а также с требованиями, установленными НД[5].

В стандартах, ТУ, Правилах системы сертификации пищевых продуктов и продовольственного сырья предусматриваются три группы показателей: органолептические, физико-химические и микробиологические.

Наиболее пригодны для целей идентификации органолептические и отдельные физико-химические показатели.

Оргаполептические показатели — характеристики основополагающих потребительских свойств, определяемые с помощью органов чувств человека[6].

К общим органолептическим показателям относятся внешний вид, вкус и запах, консистенция.

Физико-химические показатели — характеристики физических и химических свойств пищевых продуктов, определяемые физическими и химическими измерительными методами испытаний[6].

Эти показатели специфичны и характерны только для определенных групп однородных пищевых продуктов, а иногда даже и для отдельных видов. Перечень общих физико-химических показателей ограничен (например, массовая доля воды или сухих веществ), и они не всегда пригодны для целей идентификации.

В качестве критериев идентификации должны быть выбраны показатели, которые отвечают следующим требованиям:

• типичность для конкретного вида, наименования или однородной группы продукции;

• объективность и сопоставимость;

• проверяемость;

• трудность фальсификации[7].

2. Методы определения витаминов

Витамины

Витамины — это низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления механизмов ферментативного катализа, нормального течения обмена веществ, поддержания гомеостаза, биохимического обеспечения всех жизненных функций организма[7].

Витамины — важнейшие незаменимые пищевые вещества, не синтезируемые организмом человека. В отличие от других нутриентов, витамины не являются пластическим материалом или источником энергии, а участвуют в обмене веществ как катализаторы и регуляторы отдельных биохимических и физиологических процессов[8]. Отсутствие или недостаток в организме витаминов вызывает гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка витаминов) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия витаминов). При приеме витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, могут развиться гипервитаминозы.

Жирорастворимые витамины

Эта группа витаминов хорошо растворяется в жирах. В отличие от водорастворимых, жирорастворимые витамины сохраняются в организме долго, их избыток накапливается в печени и жировых депо и при необходимости высвобождаются из них.

К этой группе относятся витамины А, D, E. Кроме перечисленных витаминов существуют другие органические вещества, поступающие с пищей в незначительных количествах и обладающие специфическим биологическим действием[9].

Витамин А

Витамин А — группа природных соединений. Витамерами (III) витамина А являются ретинол (витамин А₁), ретиналь (витамин А₁-альдегид) и ретиноевая кислота (витамин А₂).

витамеры витамина а (III): ретинол (R = CH2OH), 

ретиналь (R = CHO), ретиноевая кислота (R = COOH)

Витамин А устойчив в щелочной среде, очень быстро разрушается на свету, при действии кислорода воздуха. Эти свойства витамина используются при производстве пищевых продуктов, где он играет роль природного антиоксиданта[10].

Определение витамина А в рыбьем жире.

При взаимодействии хлороформного раствора рыбьего жира, содержащего витамин А, с концентрированной серной кислотой развивается специфическое окрашивание. Предполагается, что в основе этой реакции лежит способность серной кислоты разрушать водную оболочку, в результате чего из нескольких молекул витамина образуется окрашенный комплекс.

Ход работы.

 На сухом часовом стекле смешивают 1 каплю рыбьего жира с 5 каплями хлороформа и 1 каплей концентрированной серной кислоты. Развивается фиолетово-красное окрашивание, быстро переходящее в бурое[10].

Витамин D

Витамин D — группа природных соединений, обладающих антирахитическим действием. Витамин D, как и витамин А, существует в виде нескольких витамеров. Наиболее распространены витамеры D2 (эргокальциферол, V) и D3 (холекальциферол, VI), близкие по химической структуре и обладающие способностью регулировать фосфорно-кальциевый обмен.

Эргокальциферол (V)

Основная функция витамина D — поддержание в организме постоянной концентрации кальция и фосфора. Витамин D способствует повышению сопротивляемости организма, участвует в активизации кальция в тонком кишечнике и минерализации костей. При отсутствии в рационе витамина D у детей развивается рахит, у взрослых — разрежение костей (остеопороз). В дозах, существенно превышающих физиологическую потребность, D₂ и D₃ высокотоксичны. Источниками витамина D для человека являются продукты

животного происхождения, больше всего его содержится в некоторых рыбных продуктах: рыбьем жире, печени трески, сельди атлантической.

         Определение витамина D в рыбьем жире.

Нагревание рыбьего жира, содержащего витамин D, в присутствии анилина и концентрированной соляной кислоты приводит к окрашиванию раствора.

Ход работы.

На сухом часовом стекле смешивают 1 каплю рыбьего жира с 5 каплями хлороформа и 1 каплей анилинового реактива. Эмульсия окрашивается в желтый цвет, который при нагревании приобретает красную окраску.

Водорастворимые витамины

Витамин В1

Витамин В1 — водорастворимый витамин группы В, содержащий в молекуле, помимо аминогруппы, атом серы, поэтому ему было дано химическое название — тиамин (от. греч. θεíο — сера).

Тиамин является производным пиримидина и тиазола, устойчив в форме катиона, чаще всего в виде хлорида (X).

Витамин В1 участвует в регулировании углеродного обмена. Недостаток вызывает нарушение в работе нервной (бессонница, раздражительность), сердечно-сосудистой и пищеварительной систем.

Качественная реакция на тиамин (В₁).

В основе реакции лежит способность витамина в щелочной среде с диазореактивом образовывать окрашенное комплексное соединение.

Ход работы.

В пробирку приливают 5 капель 1% раствора сульфаниловой кислоты и 5 капель раствора нитрата натрия. Сюда же вносят на кончике ножа небольшое количество порошка тиамина и по стенке пробирки осторожно добавляют 5 – 7 капель 10% раствора бикарбоната натрия. На границе двух жидкостей появляется кольцо оранжевого цвета.

         Витамин РР

Под витамином РР (ниацин, витамин В₅) понимают два вещества, обладающих витаминной активностью: никотиновую кислоту (XIII) и ее амид (XIV) — никотинамид.

                      O

OH

         Ниацин входит в состав ферментов, участвующих в клеточном дыхании, обмене белков, регулирующих высшую нервную деятельность и функции органов пищеварения. При недостатке в организме витамина РР наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бессонница, пониженная сопротивляемость инфекционным заболеваниям. При значительном недостатке развивается пеллагра (от ит. pellagra — шершавая кожа) — тяжелое заболевание, приводящее к расстройству слизистой полости рта и желудка, появляются пятна на коже, нарушаются функции нервной и сердечно-сосудистой систем, психики.

Определение никотиновой кислоты (РР).

Никотиновая кислота при нагревании с раствором ацетата меди образует синий осадок плохо растворимой медной соли.

Ход работы.

 В пробирку вносят 0,01 никотиновой кислоты и 20 капель раствора уксусной кислоты. Нагревают до кипения и добавляют равный объем 5% раствора ацетата меди. При постепенном охлаждении раствора выпадает синий осадок комплексной соли меди и никотиновой кислоты[10].

Список литературы:

1.     Другов Ю. С. Анализ загрязненных биосред и пищевых продуктов /

Ю. С. Другов, А. А. Родин. М. : Бином. Лаборатория знаний, 2007.

2.     https://egov.kz/cms/ru/law/list/V030002403_

3.     Другов Ю. С. Контроль безопасности продуктов питания и товаров детского ассортимента / Ю. С. Другов, А. А. Родин. М. : Бином. Лаборатория знаний, 2012.

4.     https://online.zakon.kz/document/?doc_id=1047427

5.     Рогов И. А. Безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов / И. А. Рогов, Н. И. Дунченко, В. М. Позняковский и др. Новосибирск : Сиб. унив. изд-во, 2007.

6.     Коренман Я. И. Практикум по аналитической химии. Анализ пищевых продуктов / Я. И. Коренман, Р. П. Лисицкая. Воронеж : Воронеж. гос. технол. акад., 2002.

7.     Рогов И. А. Химия пищи / И. А. Рогов, Л. В. Антипова, Н. И. Дунченко.М. : КолосС, 2007.

8.     Скурихин И. М. Все о пище с точки зрения химика / И. М. Скурихин,

А. П. Нечаев. М. : Высш. шк., 1991.

9.     Химический состав пищевых продуктов : в 2 кн. Кн. 2 / по ред. И. М. Скурихина, М. Н. Волгарева. М. : Агропромиздат, 1987.

10. Гамаюрова В. С. Пищевая химия : лабораторный практикум / В. С. Гамаюрова, Л. Э. Ржечицкая. СПб. : ГИОРД, 2006.

Скачано с www.znanio.ru