Хімія. Рівень стандарту. 10 клас. Савчин

§ 34. РОЛЬ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ В РОЗВ'ЯЗАННІ ПРОДОВОЛЬЧОЇ ПРОБЛЕМИ (продовження)

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

• називати основні виробництва харчової промисловості; органічні речовини, що є компонентами їжі;
• аналізувати хімічний склад харчових продуктів;
• усвідомлювати необхідність знання властивостей речовини для встановлення її впливу на власне здоров'я та довкілля.

Виробництво продуктів харчування. У розв'язанні продовольчої проблеми важливу роль відіграє харчова промисловість — надзвичайно велика галузь, що виробляє готові продукти харчування або переробляє їх на напівфабрикати. До її складу входять понад 40 галузей і виробництв, найважливіші з яких показано на рис. 93.

Рис. 93. Основні галузі виробництва харчової промисловості

Харчова промисловість тісно пов'язана із сільським господарством — основним постачальником сировини.

Усі ці виробництва працюють на те, щоб забезпечити живі організми джерелом енергії та життя, тобто їжею.

Їжа — комплекс органічних речовин: вуглеводів, жирів, білків, вітамінів, які забезпечують усі життєво важливі потреби організму.

Пригадайте, які функції в організмі людини виконують вуглеводи, жири та білки.

Вуглеводи. Життєво необхідним, потужним джерелом енергії та поживних речовин в організмі людини є вуглеводи. Найважливіші з них — глюкоза та фруктоза, які внаслідок біохімічних процесів вивільняють енергію, перетворюючись при цьому на карбон(IV) оксид і воду. Цю енергію організм використовує для роботи м'язів, кори головного мозку, біосинтезу інших речовин. Крім того, вуглеводи утворюють клітковину (целюлозу).

До продуктів, багатих на вуглеводи, належать вироби борошномельно-круп'яного виробництва: хліб, макарони, булки, випічка зі злаків, а також бобові — квасоля, горох, соя. Дуже цінними продуктами, що забезпечують організм вуглеводами, є мед, цукор, варення з ягід і фруктів (рис. 94).

Рис. 94. Продукти, що містять вуглеводи

У рослинних організмах накопичується крохмаль, який є джерелом їхнього живлення, оскільки має здатність перетворюватися на глюкозу. Схему перетворень коротко можна записати так:

Ці процеси відбуваються за участю реакцій гідролізу. Якщо крохмаль нагрівається швидко з невеликою кількістю води, то відбувається частковий гідроліз з утворенням декстринів, молекули яких мають коротші, ніж у крохмалю, ланцюги. У разі повного гідролізу крохмалю утворюється глюкоза.

Такий самий процес під дією ферментів слини проходить у ротовій порожнині під час споживання хліба, хлібних виробів чи картоплі.

Целюлоза набула ширшого застосування, її використовують не тільки як харчовий продукт, а і як корм для тварин.

Середньодобова норма споживання вуглеводів для чоловіків — 400 г, для жінок — 350 г, що становить 65-70 % від загальновживаної їжі.

Пригадайте, де і з якою метою використовують цукор.

Жири. Важливим енергетичним і будівельним компонентом їжі є жири. Їх використовують здавна як харчовий продукт. Крім жиру, що є естером гліцеролу та високомолекулярних карбонових кислот насиченого й ненасиченого складу, вони містять й інші компоненти — вітаміни, запашні речовини, барвники. Вам уже відомо, що розрізняють жири рослинного (олії) і тваринного (сало) походження.

Жири забезпечують енергетику м'язів під час тривалої та неінтенсивної роботи, сприяють витривалості організму. Вони входять до складу оболонки клітин усіх тканин людського організму, а підшкірний жировий шар захищає від холоду, підтримуючи постійну температуру тіла. Продукти, що містять жири, зображено на рис. 95.

Рис. 95. Продукти, що містять жири рослинного (а) і тваринного (б) походження

В організмі людини рослинні жири (соняшникова, оливкова, соєва, рапсова, кукурудзяна, горіхова олії) засвоюються легше, ніж тваринні, завдяки високому вмісту ненасичених жирних кислот. Тваринні ж — мають здатність накопичуватися під шкірою та у внутрішніх органах. Однак не варто повністю уникати тваринних жирів, адже вони є головним джерелом холестерину, який бере участь у синтезі багатьох гормонів. Нестача жирів в організмі призводить до порушення обміну речовин та енергії. Однак і надлишок їх теж шкодить, викликаючи важке захворювання атеросклероз.

Основними галузями харчової промисловості, що постачають продукти з високим умістом жирів, є олійно-жирова, молочна та м'ясна.

Добова норма споживання жирів 40-100 г. Причому частка жирів, до складу яких входять мононенасичені жирні кислоти, має становити до 50 %, а поліненасичені й насичені — 25-30 % від їхньої загальної кількості. Також потрібно дотримуватися правильного співвідношення між рослинними (30-40 %) і тваринними (70-60 %) жирами.

Білки. Найважливішим компонентом їжі, що в основному забезпечує будівельний матеріал клітин в організмі, є білки. Вони виконують регенеративну функцію, оскільки відновлюють і замінюють відмерлі тканини всіх органів. Білки-ферменти регулюють усі хімічні процеси. Амінокислоти, що утворюються під час ферментативного гідролізу білків їжі, є матеріалом для синтезу білків, властивих тільки цьому організму.

Нестача білків у раціоні затримує ріст, знижує стійкість до інфекційних захворювань, негативно впливає на розумовий розвиток. Надлишок їх у раціоні теж небажаний, бо спричиняє зниження опірності до стресів.

Основні галузі виробництва білків — м'ясна, молочна. Багатими на білки продуктами харчування є біле м'ясо курчат й індички, кролика, печінка та м'ясо телят, риба й рибопродукти, білок яєць. З молочних продуктів — свіже молоко, вершки, сир жирний, йогурт, ряжанка. Найбільший уміст білків рослинного походження в зернівках злакових, особливо пшениці, крупах — манній, гречаній, плодах бобових культур — горосі, квасолі, сої (рис. 96).

Рис. 96. Продукти, що містять рослинні (а) і тваринні (б) білки

Білки тваринного походження мають становити 55 % від загальної кількості білка в раціоні, для дорослої людини це в середньому 86 г на добу.

Зверніть увагу! Фізичні навантаження вимагають зміни співвідношення рослинних і тваринних білків, відповідно 60 і 40 %.

Вітаміни. Незамінними для організму біологічно активними речовинами є вітаміни, оскільки разом із вуглеводами, жирами й білками вони забезпечують життєво необхідні процеси в організмі.

Повторіть § 30. Назвіть уже відомі вам групи вітамінів, оцініть їхнє значення для організму людини.

Щоб харчування було повноцінним і корисним для здоров'я, потрібно, аби щоденне меню на 80-90 % складалося з продуктів, які містять ці речовини. Тому варто знати не тільки як вітаміни впливають на здоров'я людини, а й у яких продуктах вони найбільше локалізуються. Так, високий уміст вітаміну С у червоному перці, капусті (особливо квашеній), петрушці, селері, цибулі, шпинаті й привізних фруктах — ківі, лимоні, апельсині.

Джерелами вітаміну А є продукти тваринного походження — риб'ячий жир, печінка ссавців і морських тварин. Перше місце посідає палтус, у печінці та жирі якого найбільше цього природного вітаміну. На другому й третьому місцях відповідно тріска й лосось.

Вітаміни групи В (В₁-В₁₂) містять такі продукти харчування, як хліб з борошна грубого помолу, горіхи, спаржа, картопля, кукурудза, гречка, зелені овочі, бобові, горох, пророщені зерна пшениці та ячменю. Із тваринних продуктів — яєчний жовток, молоко та молочні продукти, сир, риба, морепродукти, м'ясо птиці, мозок, печінка, нирки, серце тощо.

Вітамін Е покращує засвоєння жирів і вітамінів А та D. Найбільше його в рослинній олії, яйцях, сої, горіхах.

Вітамін D сприяє всмоктуванню кальцію, нормальному росту й розвитку кісток, запобігає виникненню таких хвороб, як рахіт та остеопороз. Міститься в кисломолочних продуктах, сирі, вершковому маслі, яйцях, продуктах моря. Присутній у петрушці, кропиві, кульбабі, люцерні, овочах.

Раціональне харчування. Ви ознайомилися з проблемами, які постали перед людством через зростання чисельності населення. Продовольча проблема — одна з основних проблем, адже харчування є базовою фізіологічною потребою людини. Внесок хімії як науки в розв'язання цієї проблеми досить вагомий.

Ви пересвідчилися, що виробництво продуктів харчової промисловості тісно пов'язане з використанням органічних речовин. Саме навколишнє середовище забезпечує організм необхідними речовинами для побудови тканин й органів, підтримання та здійснення всіх життєвих процесів. Тому раціональне харчування, з одного боку, є умовою здорового способу життя, а з іншого — чинником ощадливого використання продуктів харчування й тим самим впливає на фінансове становище кожної людини.

Вам уже відомо, що організм людини містить вуглеводи, жири, білки, біологічно активні речовини. Однак вони в процесі життєдіяльності витрачаються на утворення енергії. Тому раціон харчування має забезпечувати надходження цих речовин в організм у правильному їх співвідношенні та доброї якості. Дослідженнями встановлено, що оптимальне співвідношення маси білків, жирів і вуглеводнів 1 : 1 : 4.

Важливе значення має правильна організація режиму харчування та раціональний підбір продуктів (рис. 97).

Рис. 97. Співвідношення продуктів у раціоні харчування

Харчування з оптимальним поєднанням харчових продуктів та їхніх складових (білків, жирів, вуглеводів) для підтримки організму в максимально здоровому стані називають збалансованим.

Проаналізувавши рис. 97, можна зробити висновок, що значну частку харчових продуктів мають становити овочі та фрукти. У цих продуктах міститься найбільша кількість карбонових кислот: яблучної, щавлевої, лимонної, винної. У молоці та молочних продуктах крім молочної кислоти наявні етанова й пропанова. Вони регулюють кислотність, сприяють травленню, є добрими антиокисниками.

Користуючись табл. 17, складіть свій денний раціон.

Таблиця 17

Калорійність основних продуктів харчування, ккал/100 г

Продукти	Денна норма вживання для однієї особи, г
	працездатної	непрацездатної
Хліб житній	107	104
Хліб пшеничний	170	170
Крупи, макарони	34	37
Борошно	26	32
Картопля	260	295
Овочі	301	268,5
Фрукти, ягоди	176	109,5
Молочні продукти	1300	630
М'ясопродукти	200	104
Риба	35	12,3
Яйця	25	25
Цукор, кондитерські вироби	35	12,3
Олія, маргарин	25	22,4
Білки	87,1	58,6
Жири	98,4	65,7
Вуглеводи	338,1	295,8

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Галузь, що виробляє готові продукти харчування або переробляє їх на напівфабрикати, називають харчовою промисловістю.

• Харчова промисловість тісно пов'язана із сільським господарством — основним постачальником сировини, що є джерелом енергії та життя для всіх живих організмів, тобто їжі.

• Їжа — комплекс органічних речовин: вуглеводів, жирів, білків, вітамінів, які забезпечують усі життєві потреби організму.

• Вуглеводи — потужне джерело енергії та поживних речовин в організмі. Енергія, яка вивільняється внаслідок біохімічних процесів, що відбуваються з глюкозою та фруктозою в організмі, використовується для роботи м'язів, кори головного мозку, біосинтезу інших речовин організму.

• Рослини накопичують крохмаль, який є для них джерелом живлення, бо має здатність перетворюватися на глюкозу.

• Жири — енергетичний та будівельний компонент їжі. Їх використовують здавна як харчовий продукт. Забезпечують енергетику м'язів, підтримують постійну температуру тіла.

• Білки — найважливіший компонент їжі. Забезпечують увесь будівельний матеріал клітин в організмі, відновлюють і замінюють відмерлі тканини всіх органів. Білки-ферменти регулюють усі хімічні процеси.

• Вітаміни — біологічно активні речовини, незамінні для організму. Разом із вуглеводами, жирами та білками забезпечують життєво необхідні процеси в організмі.

• Раціональне харчування є умовою здорового способу життя й чинником ощадливого використання продуктів харчування. Тому раціон харчування треба складати з урахуванням оптимального співвідношення маси білків, жирів і вуглеводів, що становить 1 : 1 : 4.

• Органічні кислоти в продуктах харчування можна виявити за допомогою індикаторів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

• 1. У вас наявні харчові продукти: відварений рис, білий хліб, майонез, картопля, варена ковбаса. Поясніть, як довести наявність крохмалю в них.
• 2. Дослідіть експериментально наявність глюкози в меді. Відповідь обґрунтуйте.
• 3. Відомо, що в молоці великий вміст білка. Маючи кальцій хлорид, етанол і оцет, виділіть білок з молока трьома способами. Опишіть хід ваших дій.
• 4. Охарактеризуйте роль вітамінів як біологічно активних речовин.
• 5. Чорна смородина є справжнім джерелом вітаміну С, адже в 100 г ягід міститься вітамін С масою 0,25 г. Обчисліть масу вітаміну С в смородині масою 1 кг і кількість добових доз, що містяться в цій масі, якщо добова норма становить 0,05 г.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Будь-які способи збереження білкових продуктів (передусім м'ясних) знижують харчову цінність продукту.

• Багаторазове розморожування, додавання консервантів і т. ін. руйнують природну структуру білкових молекул. Унаслідок заморожування харчова цінність м'яса знижується на 40 %.

• У разі отруєння солями важких металічних елементів (Купруму, Плюмбуму, Меркурію) у медичній практиці застосовують молоко. Білок, що міститься в молоці, зв'язує йони важких металічних елементів і виводить їх з організму.