Экология питания - методическое пособие в 2 частях

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ШАДРИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА БИОЛОГИИ И ГЕОГРАФИИ С МЕТОДИКОЙ ПРЕПОДАВАНИЯ

С.Г. Калугин, Н.В. Шарыпова

Экология питания

Методическое пособие

ШАДРИНСК

2013

УДК 57:37.016

ББК 74.262.8-273.2

К176

Рецензенты: Павлова Наталья Владимировна, старший преподаватель кафедры биологии и географии с методикой преподавания Шадринского государственного педагогического института;

Потысьева Наталья Георгиевна, учитель биологии высшей категории, МКОУ "Средней общеобразовательной школы №4" г. Шадринска.

Печатается по решению кафедры биологии и географии с методикой преподавания Шадринского государственного педагогического института (протокол №9) от «2» апреля 2013 г.

Калугин, С. Г.

К176 Экология питания [Текст] : метод. пособие : в 2 ч. / С. Г. Калугин, Н. В. Шарыпова; Шадр. гос. пед. ин-т. – Шадринск: ШГПИ, 2013. – Ч. 1. – 82 с.

В пособие включена программа и примерное содержание элективного курса "Экология питания", список литературы. В двух частях. Методическое пособие предназначено учителям биологии, учащимся 10-11 классов, студентам-биологам и преподавателям вузов.

УДК 57:37.016

ББК 74.262.8-273.2

© Калугин С.Г., Шарыпова Н.В., 2013

© ШГПИ, 2013

Часть 1.

Программа элективного курса «Экология питания»:

Пояснительная записка ………………………………………………………5

Содержание программы элективного курса «Экология питания» ……….8

Учебно-тематический план элективного курса «Экология питания» …...11

Теоретический материал для проведения лекций, лабораторных

и практических работ ……………………………………………………...13

Раздел 1. Экология питания как дисциплина ……………………………..16

Раздел 2. Рациональное питание в экологии питания …………………....25

Список использованной литературы .................................................................80

ПРЕДИСЛОВИЕ

В последние годы в нашей стране, согласно данным Российской академии медицинских наук, было установлено, что ухудшение состояния здоровья и снижение функциональных возможностей современных детей по сравнению с их сверстниками 70-х годов ХХ века связано с вполне конкретными и четко выявленными причинами. В комплексе с увеличением объема образовательных нагрузок, интенсификацией процесса обучения, причиной менее адекватного реагирования и более выраженного утомления школьников на образовательные нагрузки является нарушение питания детей и подростков. Неправильное или неполноценное питание детей и подростков было отмечено как основной и самый мощный здоровье-разрушающий фактор. Согласно статистическим данным, лишь один из десяти выпускников здоров. Рацион питания учащихся школ характеризуется также дефицитом полиненасыщенных жирных кислот, недостаточностью ряда минеральных веществ и микроэлементов. Следствием этого является широкое распространение среди российских школьников таких алиментарно-зависимых заболеваний, как кариес, анемия, гипотериоз, остеопороз, снижение иммунного ответа. Нарастает противоречие между увеличением популярности продуктов, не относящихся к здоровому питанию и растущей неосведомленностью учащихся о негативном влиянии данных продуктов питания на здоровье.

Безусловно, изучение основ или отдельных элементов экологии питания связано с изучением процесса питания, а именно анатомии органов пищеварительной системы человека. Учащийся должен познакомиться с основами здорового рационального питания, узнав свою физиологическую потребность в разных компонентах пищи, сформировать научное мировоззрение и осмысленное отношение к своему рациону, что невозможно сделать в полном объеме в рамках школьного курса биологии. В современном мире ученик должен быть информирован о потенциальных опасностях скрытых в продуктах питания.

По этой причине учитель должен донести до учащихся информацию о химических веществах продуктов, способных причинить вред здоровью, сформировать практический навык учащихся ориентироваться в огромном ассортименте продуктов, в поиске наиболее полезных и безопасных, воспитать у школьников бережное отношение к природе и собственному здоровью, что на наш взгляд возможно в рамках элективного курса.

ПРОГРАММА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ЭКОЛОГИЯ ПИТАНИЯ»

(10-11 классы)

Пояснительная записка

Здоровье – основополагающая составляющая всей жизни и деятельности человека. Безопасность пищевых продуктов и продовольственного сырья относят к основным факторам, определяющим уровень здоровья населения России и сохранения его генофонда. Будущее России – это подрастающее поколение, здоровье которого во многом зависит от правильного питания.

Актуальность включения элементов экологии питания в курс биологии связана с тем, что детская и подростковая психика устроена так, что в организации своего питания они отдают предпочтение продуктам широко разрекламированным, с яркими красочными упаковками, не всегда являющимися полезными и безопасными.

Человечество достигло больших успехов во всех отраслях науки и производства. Человек может уже не опасаться хищных животных, как его далекие предки – у него есть оружие; может не бояться резкого изменения температуры – у него есть одежда и надежное жилище, и можно сказать, что человек полностью оградил себя от опасностей окружающего мира, даже которые создал он сам. Но у каждого из нас существует слабое и уязвимое в этом отношении место – пища, которая всегда будет связывать нас с окружающим миром и ставить нас в зависимое положение от качества окружающей среды. Гиппократ говорил «мы есть то, что мы едим». В сегодняшнем мире продовольственный вопрос становиться ребром. Количество населения неуклонно растет, в сферу производства продуктов питания вовлекаются все новые и новые технологии, которые еще не успели охарактеризоваться как абсолютно безопасные, количество потенциальных угроз растет. Примерами может быть широкое использование химикатов, генно-модифицированных культур в сельском хозяйстве, пищевых добавок в пищевой промышленности. Помимо всего этого, питание современного человека, который руководствуется популярностью тех или иных продуктов питания, сокращает продолжительность и качество жизни, обеспечивая людей среднего и старшего возраста такими заболеваниями как ожирение, сахарный диабет. Из всего сказанного мы можем сделать вывод, что существует потребность в глубоких знаниях о пище и о потенциальных угрозах связанных с ней.

Экология питания – интегрированная дисциплина, включающая знания экологии человека, гигиены питания, медицины, токсикологии и антропологической экологии, объектом которой является пища человека, предметом – пища как элементарный экологический фактор, влияющий на человеческую популяцию и на каждого индивида. Адаптационные механизмы приспособления организма человека к пище – диеты.

Программа элективного курса «Экология питания» обращена к учащимся 10-11 классов общеобразовательных школ, расширяющая биологические знания экологической антропологии, экологии человека, а так же углубляющей знания, умения, практические навыки гигиены питания.

Курс рассчитан на 34 часа.

Основной целью элективного курса является расширение знаний о пище и питании человека, выходящих за рамки школьного курса, удовлетворяющих познавательный интерес, направленный на формирование знаний и практических навыков в области гигиены питания и здорового образа жизни.

Основные задачи элективного курса:

• формирование знаний о пище как экологическом факторе, об эволюции рациона питания человека;

• формирование знаний, умений и навыков организации рационального питания;

• формирование знаний о первой медицинской помощи при пищевых отравлениях;

• развитие умения использовать знания гигиены питания, микробиологии в повседневной жизни для решения практических задач;

• воспитание экологической и потребительской культуры; здорового образа жизни.

В целом программа удовлетворяет интересам учащихся в области знаний о пище, во многом дополняет и обогащает школьный курс биологии, базируется на трех дисциплинах – экологии человека, экологии и гигиены питания; всецело раскрывает процесс питания с точки зрения обмена веществ. Значимость курса определяется практической направленностью знаний и умений, способствующих развитию навыков здорового образа жизни.

Планируемые результаты

После прослушивания данного курса учащиеся будут знать о: сбалансированном, рациональном питании; общем, основном и рабочем обменах веществ, энергетической ценности пищи; компонентах пищи (белках, жирах, углеводах, минеральных веществах, витаминах) и их содержании в продуктах, нормах потребления, последствиях алиментарных недостаточностей; правильном режиме питания; зависимости характера пищи от среды обитания; эволюции рациона человека; физиологических и расовых различиях, и их связи с питанием; классификации загрязняющих веществ продуктов питания; нормировании содержания вредных веществ в продуктах питания; пищевых отравлениях.

Требования к уровню знаний, умений и навыков

Учащиеся будут уметь: рассчитывать основной, рабочий и общий обмены веществ; составлять, анализировать, корректировать рацион питания; выявлять признаки и опознавать тот или иной вид алиментарной недостаточности; анализировать географическое распространение видов алиментарной недостаточности; анализировать физиологические, расовые различия и социальные аспекты питания; характеризовать основные загрязнители пищевых продуктов и их действие на организм; характеризовать порядок нормирования содержания вредных веществ в продуктах питания; характеризовать основные типы пищевых отравлений.

Учащиеся будут владеть: навыком построения рациона питания в зависимости от пола, возраста и вида трудовой деятельности; навыком ориентации в продуктах питания, в предпочтении наиболее полезных и безопасных.

Программа предусматривает следующие методы организации учебной деятельности: лекции, лабораторные и практические занятия, подготовка сообщений и докладов, написание рефератов. Оценка знаний и умений обучающихся проводятся по окончанию каждого раздела и защиты группового проекта по окончанию изучения курса. Кроме того, предусмотрен текущий контроль в виде отчетов учащихся о результатах лабораторных и практических работ. Для освоения данного курса, обучающиеся должны овладеть знаниями курса «Биология человека» (8 класс), «Общая биология» (9 класс).

Формы, методы, инструментарий контроля образовательных достижений учащихся. Текущим контролем по ходу элективного курса является проверка верности выполнения практических и лабораторных работ. Элективный курс заканчивается выполнением самостоятельного творческого научно-исследовательского проекта «Антиреклама продукта питания».

Материально-техническое оснащение курса: набор химических реактивов, лабораторное оборудование, компьютер, проектор.

Содержание программы элективного курса «Экология питания»

Введение. Значение питания в жизни человека. Цель и задачи курса. Ознакомление с программой курса, с тематикой проектных работ.

Раздел 1. Экология питания как дисциплина

Тема 1. Место экологии питания среди других дисциплин.

История появления экологии питания. Пища как экологический фактор, действующий на человека. Связь экологии питания с экологической антропологией, экологией человека, гигиеной питания.

Тема 2. Понятие адаптации человека.

Адаптация человека. Механизм, этапы, последствия адаптации человека. Адаптация человека к пище.

Практическая работа «Экология человека, адаптация человека».

Раздел 2. Рациональное питание в экологии питания

Тема 1. Рациональное питание в современном мире.

Сбалансированное, рациональное питание. Питание современного человека. Биологически активные добавки как способ решения проблемы не совершенности рациона современного человека.

Лабораторная работа «Качественное определение жиров, катионов натрия, хлорид ионов, крахмала в чипсах».

Тема 2. Энергетика питания.

Энергетическая ценность (калорийность) пищи. Общий, основной и рабочий обмены веществ.

Практическая работа «Вычисление значений общего, энергетического и основного обмена всех членов семьи».

Тема 3. Компоненты пищи и последствия их недостаточности.

Классификация пищевых веществ по А.А. Покровскому. Нутриенты. Белки. Жиры. Углеводы. Минеральные вещества и витамины.

Биологические функции белков. Понятие об азотном балансе. Биологическая ценность белка по аминокислотному составу. Усвоение животных и растительных белков организмом человека. Дефицит белка – глобальная проблема человечества. Сырьё для получения искусственного белка. Пути повышения пищевой ценности продуктов питания.

Лабораторная работа «Белки в продуктах питания».

Состав, строение, классификация жиров. Растительные и животные жиры. Функции жиров в живом организме. Пищевая ценность жиров и масел; проблемы со здоровьем, возникающие при недостаточном или избыточном потреблении жиров. Физиологическая роль холестерина.

Лабораторная работа «Липиды и жиры в продуктах питания».

Биологическая роль углеводов. Источники углеводов в пище. Роль балластных веществ (целлюлоза, пектиновые вещества и др.) в процессе пищеварения и регуляции общего физиологического состояния организма.

Лабораторная работа «Обнаружение углеводов в продуктах питания».

Биологическая роль макро- и микроэлементов. Минеральные вещества в продуктах питания, суточные нормы, последствия алиментарной недостаточности.

Биологическая роль витаминов. Классификация: жирорастворимые и водорастворимые витамины. Минимальная суточная доза витаминов, содержание в продуктах питания. Гипо- и гипервитаминоз, борьба с авитоминозом.

Лабораторная работа «Обнаружение витаминов в продуктах питания».

Тема 4. Режим питания.

Распределение рациона в течение суток.

Практическая работа «Комплексный анализ собственного рациона».

Конференция: «Что мы знаем о диетах?».

Раздел 3. Антропологические основы экологии питания

Тема 1. Зависимость характера пищи от среды обитания.

Взаимосвязь климатических условий и питания человека. Пищевые стратегии в обществах охотников, земледельцев и смешанного типа. Рацион питания и физиологические особенности у эскимосов, донеалетического человека, членов земледельческих общин Гамбии.

Питание населения основных климатических зон и распределение алиментарной недостаточности.

Конференция «Эволюция рациона человека – вчера, сегодня, завтра».

Пища предка человека. Крупные ароморфозы в приготовлении пищи. Использование керамической посуды, огня; приготовление хлеба и алкогольных напитков, изобретение консервов. Индустрия быстрого питания. Пища будущего.

Тема 2. Расовые и социальные различия в питании.

Физиологические и расовые различия и их связь с питанием. Оценка степени влияния генетического фактора, и пищи как алиментарного фактора роста и развития на примере близких групп народности хуту в Руанде, племена масаи и кикуйю в Кении и других примерах. Социальные аспекты питания: сведения об окружающей среде, которыми располагают различные сообщества, сведения о питательной ценности пищевых продуктов, о способах их приготовления, хранения и распределения, ограничения общественного и технического характера, связанные с удовлетворением пищевых потребностей.

Раздел 4. Загрязнители продуктов питания и их действие на организм

Тема 1. Классификация загрязняющих веществ.

Место загрязняющих веществ в классификации пищевых веществ по А.А. Покровскому. Понятие загрязняющих веществ. Радионуклиды, тяжелые металлы, микотоксины, пестициды и гербициды, нитраты, нитриты и их производные нитрозамины, детергенты антибиотики, антимикробные вещества и успокаивающие средства, антиоксиданты и консерванты соединения, образующиеся при длительном хранении или в результате высокотемпературной обработки пищевых продуктов.

Тема 2. Нитраты в продуктах питания.

Признаки присутствия нитратов в овощах и фруктах. Рекомендации по снижению содержания нитратов во время переработки и использования в сыром виде овощей и фруктов.

Лабораторная работа «Определение содержания нитратов в растениях».

Тема 3. Пестициды в продуктах питания.

Экологически чистая сельскохозяйственная продукция. Рекомендации по снижению содержания пестицидов в продуктах питания.

Тема 4. Тяжелые металлы в продуктах питания.

Источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Токсическое действие тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк, хром, кобальт, олово, никель).

Тема 5. Канцерогены в пище.

Способы приготовления пищи, приводящие к появлению канцерогенов (жарение, копчение, гриль, высокотермическая обработка). Практические рекомендации по уменьшению потребления канцерогенов с пищей.

Тема 6. Пищевые добавки как загрязнители продуктов питания.

Классификация пищевых добавок по воздействию на продукты: красители, консерванты, антиокислители, стабилизаторы, эмульгаторы, загустители, усилители вкуса. Список «неразрешенных пищевых добавок» в России.

Практическая работа «Первичная экологическая экспертиза продуктов питания по информации на упаковке».

Тема 7. Нормирование содержания вредных веществ в продуктах питания.

Санитарно-гигиенический контроль продуктов питания. ПДК вредных веществ и пищевые отравления. Причины, этимология пищевых отравлений.

Зачетное мероприятие «Экология питания в нашей жизни» по курсу, включающее конкурс проектов «Антиреклама продуктов питания», обсуждение результатов практических и лабораторных работ.

Учебно-тематический план элективного курса «Экология питания»

II. Теоретический материал для проведения лекций, лабораторных и практических работ

Теоретический материал к вводной лекции

Питание является важнейшей физиологической потребностью организма, это сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ. Основные пищевые вещества (нутриенты) – это белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины и вода. Данные пищевые вещества называют также питательными, отделяя от входящих в состав пищи натуральных веществ – вкусовых, ароматических, красящих и т.д.

Пища – это смесь подготовленных для еды пищевых продуктов. Пищевой рацион представляет собой совокупность пищевых продуктов, используемых в течение дня (суток).

Усвоение пищи начинается с ее переваривания в пищеварительном тракте, продолжается при всасывании пищевых веществ в кровь и лимфу, и заканчивается усвоением нутриентов клетками и тканями организма. В ходе переваривания пищи под действием ферментов белки расщепляются до аминокислот, жиры – до жирных кислот и глицерина, усвояемые углеводы – до глюкозы, фруктозы, галактозы. Питательные вещества из кишечника поступают в кровь и лимфу и с их током поступают ко всем органам и тканям. Не переваренная пища поступает в толстую кишку, где образуются каловые массы.

Питание является жизненной необходимостью человека. В настоящее время заметно возрастает понимание того, что пища оказывает на человека значительное влияние. Она даёт энергию, силу, развитие, а при грамотном её употреблении – и здоровье. Можно с определённой уверенностью утверждать, что здоровье человека на 70% зависит от питания. Пища зачастую является основным источником большинства заболеваний, однако с её же помощью можно избавиться от многолетних недугов. Как ни соблазнительна пёстрая палитра продуктов питания и готовых изделий из них, но велики и проблемы, связанные с производством пищи, которые породила современная цивилизация. Повышенное содержание холестерина в крови, ожирение, кариес, диабет, нарушение жирового обмена веществ, гипертония, запоры, повышенное содержание мочевой кислоты в крови или подагра – вот неполный перечень так называемых «болезней цивилизации».

С древних времен люди понимали огромное значение питания для здоровья. Мыслители древности Гиппократ, Цельс, Гален и другие посвящали целые трактаты лечебным свойствам различных видов пищи и разумному ее потреблению. Выдающийся ученый Востока Абу Али Ибн Сина (Авиценна) считал пищу источником здоровья, силы, бодрости. Мечников И.И. полагал, что люди преждевременно стареют и умирают в связи с неправильным питанием и человек, питающийся рационально, может жить 120-150 лет.

Питание обеспечивает важнейшую функцию организма человека, поставляя ему энергию, необходимую для покрытия затрат на процессы жизнедеятельности.

Правильное питание, с учетом условий жизни, труда и быта, обеспечивает постоянство внутренней среды организма человека, деятельность различных органов и систем и, таким образом, является непременным условием хорошего здоровья, гармонического развития, высокой работоспособности.

Неправильное питание значительно снижает защитные силы организма и работоспособность, нарушает процессы обмена веществ, ведет к преждевременному старению и может способствовать возникновению многих заболеваний, в том числе и инфекционного происхождения, так как ослабленный организм подвержен любому отрицательному воздействию. Например, избыточное питание, особенно в сочетании с нервно-психическим напряжением, малоподвижным образом жизни, употреблением алкогольных напитков и курением, может привести к возникновению многих заболеваний.

Из всего вышесказанного появляется реальная потребность во всестороннем изучении пищи. Осуществить данный замысел мы можем в рамках молодой дисциплины «Экологии питания», элективный курс по которой вы прослушаете.

В рамках элективного курса «Экология питания» мы рассмотрим пищу со всех возможных позиций, с позиции таких дисциплин как экология человека, экологическая антропология, гигиена питания, токсикология. Цель элективного курса – расширить знания о пище, приобрести практические навыки в ориентации в качестве продуктов питания, анализа и коррекции рациона питания. Курс будет состоять из четырех разделов: экология питания как наука; рациональное питание в экологии питания; антропологические основы экологии питания; загрязнители продуктов питания и их воздействие на организм.

Вы будите знать о: сбалансированном, рациональном питании; общем, основном, рабочем обменах веществ, энергетической ценности пищи; компонентах пищи (белках, жирах, углеводах, минеральных веществах, витаминах), их содержании в продуктах, нормах потребления, последствиях алиментарных недостаточностей; правильном режиме питания; зависимости характера пищи от среды обитания; эволюции рациона человека; физиологических и расовых различиях и их связи с питанием; загрязняющих веществах продуктов питания; пищевых отравлениях.

Будите уметь: составлять, анализировать, корректировать рацион питания; выявлять признаки и опознавать тот или иной вид алиментарной недостаточности; анализировать физиологические, расовые различия и социальные аспекты питания; характеризовать основные загрязнители пищевых продуктов и их действие на организм; характеризовать порядок нормирования содержания вредных веществ в продуктах питания.

Данный курс представляет собой систему лекции, лабораторных и практических работ. После изучения каждого из разделов предусмотрено выполнение контрольных работ. Элективный курс «Экология питания» завершится зачетным мероприятием «Экология питания в нашей жизни», включающее конкурс проектов «Антиреклама продуктов питания», обсуждение результатов практических и лабораторных работ. На котором вы защитите свои мини исследовательские проекты по тому или иному продукту питания.

Создание зачетных проектов в группах по 2-3 человека:

• собрать и систематизировать информацию о составе продуктов питания, которая обычно размещается на упаковке;

• проанализировать и оценить биологическую роль компонентов продуктов питания, их влияние на состояние организма человека;

• подготовить видеофрагменты рекламных роликов продуктов питания, пользующихся популярностью у ребят;

• подготовить презентацию о результатах работы.

Оформляются результаты в виде реферативной работы 5-10 страниц, а так же электронной презентации по содержанию работы.

Общественная презентация проекта: ознакомление коллектива класса с полученными результатами и готовым учебным продуктом.

По окончанию элективного курса вы (учащиеся) должны сдать выполненные практические и лабораторные работы, успешно справиться с выполнением контрольных тестов, а так же создать и защитить творческие научно-исследовательские работы «Антиреклама продукта питания».

Раздел 1. Экология питания как дисциплина

Теоретический материал к лекции

«Экология питания как дисциплина»

Человечество достигло больших успехов во всех отраслях науки и производства. Человек может уже не опасаться хищных животных, как его далекие предки – у него есть оружие; может не бояться резкого изменения температуры – у него есть одежда и надежное жилище, и в общем можно сказать, что человек полностью оградил себя от опасностей окружающего мира, даже которые создал он сам, но у каждого из нас существует слабое и уязвимое в этом отношении место – пища, что всегда будет связывать нас с окружающим миром и ставить нас в зависимое положение от качества окружающей среды. Гиппократ говорил «мы есть то, что мы едим». В сегодняшнем мире продовольственный вопрос становиться ребром. Количество населения неуклонно растет, в сферу производства продуктов питания вовлекаются всё новые и новые технологии, которые еще не успели охарактеризовать как абсолютно безопасные, количество потенциальных угроз растет. Примерами может быть широкое использование химикатов, генномодифицированных культур в сельском хозяйстве, пищевых добавок в пищевой промышленности. Угроза растет. Помимо всего этого питание современного человека, который руководствуется популярностью тех или иных продуктов питания сокращает продолжительность и качество жизни, обеспечивая людей среднего и старшего возраста такими заболеваниями как ожирение, сахарный диабет. Из всего сказанного мы можем сделать вывод, что существует потребность в глубоких знаниях о пище и о потенциальных угрозах с ней связанных. Итак, давайте познакомимся с экологией питания как дисциплиной.

Экология питания – интегрированная дисциплина, включающая знания экологии человека, гигиены питания, медицины, антропологической экологии, объектом которой является пища человека, предметом – пища как элементарный экологический фактор, влияющий на человеческую популяцию и на каждого индивида; адаптационные механизмы приспособления организма человека к пище – диеты.

С точки зрения экологии, пищевые потребности впервые были рассмотрены Джоном Хариссоном в своей монографии «Биология человека», выпущенной в переводе на русский язык в 1968 г. На текущий момент возникает необходимость в появлении дисциплины, включающая знания экологии человека, гигиены питания, токсикологии, антропологической экологии, так как увеличивается потребность в обширных знаниях в области питания всех групп населения. Рассмотрим структуру экологии питания и ключевые понятия данной дисциплины.

Экология человека – это междисциплинарная наука о взаимодействии человека со средой обитания, зародившаяся в 70-е годы XX века. Ее предмет состоит в изучении приспособительных изменений, происходящих в человеческом организме в зависимости от природных и социальных условий жизни. Иными словами, экология человека рассматривает адаптацию человека к изменениям окружающей среды через призму социальных условий. Задачи экологии человека в теоретическом плане заключаются в познании механизмов адаптации организма человека к новой для него среде, а в прикладном плане направлены на разработку мероприятий, облегчающих его приспособление к окружающим условиям. Итак, основной проблемой экологии человека является проблема адаптации.

Вид Человек разумный характеризуется широкими адаптациями. Это позволило людям расселиться по всему земному шару, освоить различные климатические зоны, географо-биологические условия и приспособиться к различным диетам. Под диетой мы подразумеваем определенный рацион и режим питания, который является важным фактором, ведущим к изменению протекания физиологических процессов, то есть к адаптации. Экология человека наитеснейшим образом связана с проблемами собственно экологии, которую можно определить как комплексное междисциплинарное научное направление, занятое изучением, прогнозированием и управлением факторами внешней среды в процессе их взаимодействия с живыми организмами на всех уровнях организации.

В системе экологии человека выделяют социальную экологию, отличающуюся от экологии индивида и экологии человеческих популяций по функционально-пространственному уровню, равную синэкологии, но имеющую ту особенность, что сообщества людей в связи с их средой имеют доминанту социальной организации.

В рассматриваемой нами дисциплине внимание уделим пище как важному фактору окружающей среды, постоянно действующей на человека, а так же адаптации человеческого организма к пище. Ключевое понятие, которое нами будет заимствовано из экологии человека – «адаптация».

Антропологическая эволюция. В 60-х гг. ХХ в. в биологической антропологии окончательно оформилось направление, получившее название – экологическая (или физиологическая) антропология. В задачи антропоэкологии входит исследование приспособительной изменчивости популяций человека, обитающих в разнообразных условиях окружающей среды, в том числе влияние пищи как фактора окружающей среды. Особое внимание уделяется роли общего уровня питания (белков, жиров и углеводов) в географической изменчивости биологических признаков человека. Уровень питания, определяет многие закономерности роста и развития организма. Ключевым понятием из данной дисциплины является адаптация, теоретические основы которой имеются в экологии человека, а именно традиционные диеты разных народов.

Гигиена – отрасль медицины, изучающая влияние факторов внешней среды на организм человека с целью оптимизации благоприятного и профилактики неблагоприятного воздействия.

Гигиена питания – одна из отраслей гигиены, изучающая проблемы полноценного и рационального питания человека в зависимости от пола и возраста, профессии и характера труда, климатических условий и физической нагрузки, национальных и др. особенностей. В процессе развития из гигиены питания выделилась диетология, разрабатывающая основы лечебного питания. Гигиена питания так же регламентирует наличие тех или иных веществ в продуктах питания, то есть препятствует попаданию в продукты питания загрязняющих веществ. Итак, из гигиены питания ключевые понятия «рациональное питание», «загрязнители продуктов питания». Гигиена питания взаимосвязана с токсикологией – наука, изучающая ядовитые (токсичные) вещества, потенциальную опасность их воздействия на организмы и экосистемы, механизмы токсического действия, а также методы диагностики, профилактики и лечения развивающихся вследствие такого воздействия заболеваний. Нами будет заимствовано понятие «пищевые отравления», чтобы рассмотреть механизм действия загрязняющих веществ продуктов питания.

Экология человека – это междисциплинарная наука о взаимодействии человека со средой обитания, зародившаяся в 70-е годы XX века, предметом изучения которой является изучение приспособительных изменений, происходящих в человеческом организме в зависимости от природных и социальных условий жизни. Иными словами, экология человека рассматривает адаптацию человека к изменениям окружающей среды через социальные условия.

Прикладная экология – большой комплекс дисциплин, связанных с различными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеческим обществом и природой. Понятие экологического здесь чаще всего означает соответствие требованиям к нормальной среде существования человека и природных систем. Данная дисциплина большой упор делает на загрязнение окружающей среды, а так же влияние загрязнителей на пищу и на человеческий организм, перекликаясь с гигиеной питания.

Экологию питания можно рассматривать как интегрированную дисциплину, включающую знания экологии человека, гигиены питания, токсикологии и антропологической экологии. Итак, экология питания – некогда отрасль экологии человека, потенциально новая интегрированная обширная дисциплина рассматривающая влияние пищи на человека и человека на пищу.

Теоретический материал к лекции

«Адаптация человека»

Адаптация (от лат. adaptatio – приспособлять, прилаживать) – это совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей вида, обеспечивающая возможность существования в определенных условиях среды.

В понятие «адаптация» входят: процессы, с помощью которых организм приспосабливается к окружающей среде; состояние равновесия между организмом и окружающей средой; реализация нормы реакции в конкретных условиях среды с помощью изменения фенотипа; результат эволюционного процесса – адаптациогенез (отбор и закрепление генов, кодирующих информацию о развившихся изменениях).

Явление биологической адаптации присуще всем живым организмам и особенно такому высокоорганизованному, как человеческий. Условия существования любого живого организма могут быть: адекватными и неадекватными.

В адекватных условиях организм испытывает состояние комфорта, т.е. оптимального уровня работы всех систем. В неадекватных условиях организму приходится включать дополнительные механизмы для обеспечения состояния устойчивости (резистентности), активизировать все процессы. Это состояние носит название "напряжения". Если с помощью напряжения организм не достиг состояния устойчивости, то развивается состояние "предболезни", а затем "болезни". Состояние комфорта, напряжения и адаптации составляют состояние здоровья (но не патологии); состояние адаптации – это нормальная физиологическая реакция.

Весь процесс можно разделить на 3 стадии:

1) стадия тревоги – продолжается обычно от 6 до 48 часов. На этой стадии организм быстро перестраивается, основные показатели разбалансированы, начинается приспособление к новым условиям;

2) стадия резистентности – этап повышенной устойчивости организма к различным воздействиям. К концу этой стадии состояние организма нормализуется, физиологические показатели стабилизируются, и достигается новое состояние устойчивого равновесия (например, если речь идет о развитии болезни, то происходит выздоровление). Организму удается вполне успешно приспособиться к сложившейся ситуации;

3) если действие раздражителей велико по силе и(или) продолжительности, то наступает стадия истощения, которая может завершиться гибелью. Организму не удается приспособиться к действию данного стрессора.

Адаптация обусловлена генетической программой в виде нормы реакции, т.е. диапазона протекания метаболических процессов, потенциальных возможностей для обеспечения ответа организма на изменения условий среды. Вместе с тем превращение таких потенциальных возможностей в реальные, т.е. обеспечение ответа организма на требования среды, также невозможно без активизации генетического аппарата (усиления синтеза нуклеиновых кислот, белков и других соединений). Данное явление называют структурным следом адаптации. При этом растет и масса мембранных структур, ответственных за восприятие сигналов, ионный транспорт, энергообеспечение. После прекращения действия фактора среды активность генетического аппарата снижается и происходит исчезновение структурного следа адаптации. Это свидетельствует о том, что в обеспечении состояния адаптации взаимосвязь между функциями и генетическим аппаратом – ключевое звено.

Различают две формы адаптации: кратковременную и долговременную.

Кратковременная адаптация возникает непосредственно после действия раздражителя. Она осуществляется за счет готовых, ранее сформировавшихся структур и физиологических механизмов. Ведущими факторами является формирование стереотипного ответа, независимо от природы раздражителя. Развивается острый адаптационный синдром ("стресс") при этом: активизируется система гипоталамус-гипофиз; усиливается синтез надпочечниками глюкокортикоидов и адреналина; мобилизуются энергетические и структурные ресурсы. Состояние адаптации достигается быстро, но она будет устойчивой только в том случае, если фактор перестал действовать; если фактор продолжает действовать, то адаптация оказывается несовершенной, так как резервы исчерпаны и требуется их пополнение. Срочная адаптация проявляется генерализованными двигательными реакциями или эмоциональным поведением (например, бегство животного в ответ на боль; увеличение теплопродукции в ответ на холод; увеличение теплоотдачи в ответ на тепло; рост легочной вентиляции и минутного объема кровообращения в ответ на недостаток кислорода).

Долговременная адаптация развивается на основе реализации этапа срочной адаптации, когда включились системы, реагирующие на данный раздражитель, но не обеспечили устойчивого состояния, или если раздражитель продолжает действовать.

При долговременной адаптации высшие регуляторные центры активизируют гормональную систему; происходит мобилизация энергетических и структурных ресурсов организма; биохимическая стратегия адаптации осуществляется за счет синтеза необходимых веществ, координации их количества и взаимных превращений; ведущую роль в обеспечении долговременной адаптации играют центральная нервная система, гормональная система, генетический аппарат; результатом процесса адаптации является достижение организмом состояния устойчивости, обеспечивающей организму возможность существования в новых условиях.

Социальная природа человека создала ряд особенностей процессов адаптации, присущих только человеку: количество антропогенных факторов среды резко возросло в последние десятилетия, тогда как системы адаптации формировались в течение миллионов лет при отсутствии этих факторов или значительно меньшей их интенсивности. Поэтому в современных экологических условиях оказываются недостаточно эффективными; человек меньше связан с природой, меньше зависит от нее; подчинен социальным ритмам, регулирует свое поведение сознанием.

Человек как вид характеризуется широкими возможностями к адаптациям, что дало возможность расселиться по всему земному шару, освоить различные климатические зоны, географо-биологические условия и приспособиться к различным диетам. Под диетой мы подразумеваем определенный рацион и режим питания, который является важным фактором, ведущим к изменению протекания физиологических процессов, то есть к адаптации. Из этого следует, что исследуемые адаптации человеческого организма к различным диетам являются долговременными, во всей работе постараемся проследить в случаях нарушения диет путь от истощения до болезни. Компоненты диеты будут рассмотрены при описании рационального питания, а конкретные примеры диет и адаптации к ним при описании диет традиционных обществ.

Практическая работа «Экология питания, адаптация человека»

Цель: закрепить знания об экологии питания как о науке; о способности человеческого организма к адаптации на примере изменения рациона и адаптации к условиям крайнего севера.

Задание №1. Используя знания, полученные на вводной лекции, составьте схему: «Связь экологии питания с другими науками».

Задание №2. Докажите необходимость изучения курса «Экология питания» в школьном курсе, приведите не менее четырех доводов.

Задание №3. Дайте определению понятию «адаптация». Рассмотрите на примере изменения питания путь изменения физиологического состояния организма:

Изменение питания – «напряжение» – «предболезнь» – «болезнь» (исключение из пищи витаминов, белков, углеводов).

Задание № 4. Проанализируйте фрагмент статьи Л.Е. Панина «Гомеостаз и проблемы приполярной медицины». Ответьте на вопросы:

1) Какие изменения происходят в обмене веществ человека находящегося в условиях Крайнего Севера?

2) Как должно измениться питание человека переселившегося в условия Крайнего Севера?

3) Какое значение имеет адаптация к условиям Крайнего Севера, что произойдет, если организм не сможет адаптироваться?

Фрагмент статьи Л.Е. Панина «Гомеостаз и проблемы приполярной медицины»

В результате интенсивной экспедиционной деятельности на территории Азиатского Севера и Антарктиды стали складываться совершенно новые представления об адаптации человека как процессе (гомеорезис) и адаптации как состоянии (гомеостазис), которые на Севере порою трудно разделить. Оказалось, что в экстремальных условиях высоких широт изменяются все виды обмена: белков, жиров, углеводов, витаминов, макро- и микроэлементов. Формируется полярный метаболический тип. Организм переходит на новый уровень гомеостаза, для которого характерны иные экологически обусловленные нормы состояния его внутренней среды (кровь, лимфа, межклеточная жидкость), иные критерии оценки функциональной активности органов и систем. Например, для энергетического обмена важную роль играет переключение его с углеводного типа на липидный. Это приводит к тому, что вклад углеводов в энергетический обмен организма становится ниже, а жиров (липидов) – выше. В крови увеличивается содержание транспортных форм жира липопротеинов очень низкой (ЛПОНП) и низкой (ЛПНП) плотности, т. е. тех форм, которые относят к атерогенным. Однако на Севере это не приводит к развитию атеросклероза или ишемической болезни сердца. Относительное содержание ЛПВП в крови может увеличиваться до 60%, а это благоприятное явление. Конечно, факторы риска сердечно-сосудистой патологии на Севере существуют, и они те же, что и в других регионах мира. Это стресс (состояние тревожности), неправильное питание, гиподинамия, вредные привычки (курение, алкоголизм).

Диагноз «диабет» часто ставится по обнаружению сахара в моче. Однако на Севере у людей снижается процесс реабсорбции в почечных канальцах для сахара и других низкомолекулярных соединений, например, таких как витамины.

Появление сахара в моче сочетается с низким содержанием его в крови, содержание инсулина в крови также уменьшается. Такой диабет, экологически обусловленный, носит функциональный характер. Однако нужно помнить, что на Севере легко может развиться и диабет 2-го типа. Если человек находится в состоянии хронического стресса, употребляет избыточное количество углеводов и для него характерна гиподинамия, то вы имеете полный набор факторов риска для развития диабета 2-го типа. Врач, работающий на Крайнем Севере, об этих особенностях должен знать. Экстремальные условия Севера и приполярных территорий человек, конечно, воспринимает как стрессовые. Но он не может находиться постоянно в состоянии стресса. Хорошо известно, что последний сопровождается повышением в крови содержания стероидных гормонов. Однако на Севере у человека их концентрация незначительно выше по сравнению с другими более мягкими климатическими районами страны. Оказалось, что организм использует еще один дополнительный механизм реакции на стресс – снижает содержание инсулина в крови, который играет роль контргормона по отношению к глюкокортикоидам. Показано, что при голодании сахар в моче появляется при нормальном содержании его в крови. Механизм данного явления был раскрыт позднее. Именно такой диабет лежит в основе переключения энергетического обмена с углеводного типа на липидный в экстремальных условиях Крайнего Севера. В этих условиях основным источником углеводов, необходимых для мозга и других тканей, становятся процессы гликонеогенеза – образования глюкозы из белков и частично жиров.

Подобные изменения всех видов обмена веществ, естественно, предъявляют другие требования к характеру питания человека. На Севере снижается потребность в углеводах и повышается потребность в белках и жирах. Снижение интенсивности углеводного обмена уменьшает потребность организма в ряде водорастворимых витаминов, таких как В₁, В₂. Одновременное усиление жирового обмена повышает потребность в жирорастворимых витаминах, таких как А, D, Е, играющих роль антиоксидантов по отношению к жирным кислотам. Организм человека на Севере предъявляет особые требования к питанию и ведет себя как тонкая самонастраивающаяся система. На Севере большое значение также приобретает еще одна проблема. Это низкая минерализация воды в местных реках, обусловленная разбавлением их стока в связи с активным таянием снега весной и летом. В этот период возникает проблема дефицита макро- и микроэлементов. Известно, что минеральные вещества играют важную роль в ассимиляции организмом витаминов. Использование в пищу низкоминерализованной воды приводит к развитию гиповитаминозов.

Успешное решение этой проблемы на Севере связано с использованием витаминно-минеральных композиций. Сегодня мы знаем, что аналогичная задача решалась и в космической медицине. На Севере широко использовались не только такие витаминно-минеральные композиции, но и естественные дополнительно витамированные продукты питания (соки, молоко, дрожжевой напиток). Оказалось, что они гораздо эффективнее решают проблему гиповитаминозов, чем аптечные поливитаминные препараты.

В условиях Севера формируется полярный метаболический тип, которому соответствует другой уровень гомеостаза, т. е. постоянства химического состава внутренней среды. Таким образом, в новых экологических условиях организм переходит на новый уровень гомеостаза, которому соответствует и новый уровень состояния его здоровья. В условиях выраженного психоэмоционального напряжения или при наличии дефектов в работе каких-либо гомеостатических систем можно говорить о незавершенной адаптации. В таких случаях возможно включение компенсаторных механизмов за счет других гомеостатических систем. Если этого оказывается недостаточно, развивается предпатологическое состояние, которое затем переходит в патологию.

Раздел 2. Рациональное питание в экологии питания

Теоретический материал к лекции

«Рациональное питание»

«Если чрезмерное и исключительное увлечение едой есть животность, то всякое невнимание к еде есть неблагоразумие. И истина здесь, как и повсюду, лежит в середине».

И.П. Павлов

«Мы живем не для того, чтобы есть, а едим для того, чтобы жить».

Сократ

Питание является основной биологической потребностью человека и древнейшей существенной связью живого организма с окружающей природой.

Рациональное и полноценное в количественном и качественном отношении питание наряду с другими условиями социальной среды обеспечивает оптимальное развитие человеческого организма, его физическую и умственную работоспособность, выносливость и широкие адаптационные возможности. Полноценное питание с оптимальным содержанием пищевых веществ оказывает благоприятное влияние на иммунобиологический статус организма и повышает его устойчивость к инфекционным агентам и токсическим веществам.

Рациональное питание – физиологически полноценное питание здоровых людей с учетом их пола, возраста, характера труда, этнических и, добавим, региональных и генетических факторов. Оно способствует длительному сохранению здоровья, высокой умственной и физической работоспособности, сопротивляемости вредным воздействиям окружающей среды, активному образу жизни и долголетию.

Рациональным называется питание, удовлетворяющее энергетические, пластические и другие потребности организма, обеспечивающее при этом необходимый уровень обмена веществ. Основными элементами рационального питания является сбалансированность и правильный режим питания.

Сбалансированным называется питание, в котором обеспечены оптимальные соотношения пищевых и биологически активных веществ, способных проявить в организме максимум своего полезного биологического действия.

Важнейшим принципом сбалансированного питания является определение правильного и обоснованного соотношения основных пищевых и биологически активных веществ – белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных элементов в зависимости от возраста, пола, характера трудовой деятельности и общего жизненного уклада.

Требования рационального питания состоят из требований к пищевому рациону, режиму питания и условиям приема пищи.

Требования к пищевому рациону:

1) энергетическая ценность рациона должна покрывать энергозатраты организма;

2) надлежащее химический состав – оптимальное количество сбалансированных между собой питательных веществ;

3) хорошая усвояемость пищи зависит от ее состава и способа приготовления;

4) высокие органолептические свойства пищи (внешний вид, консистенция, вкус, запах, цвет, температура);

5) разнообразие пищи за счет широкого ассортимента продуктов и различных приемов их кулинарной обработки;

6) способность пищи (состав, объем, кулинарная обработка) создавать ощущение насыщения;

7) санитарно-эпидемическая безопасность.

Режим питания включает время и количество приемов пищи, интервалы между ними, распределение пищевого рациона за энергоемкостью, химическим составом и массой по приемам пищи.

Условия приема пищи: соответствующая обстановка, сервировка стола, отсутствие отвлекающих от еды факторов.

Исследовательский отдел Центра аэробики сформулировал основные принципы рационального питания.

1. Поддерживайте постоянное соотношение между основными компонентами питания в пропорции 50:20:30. Ежедневное употребление калорий должно распределяться так: 50% – на углеводы, 20% – белки и 30% – жиры.

2. Соблюдайте правила 25-50-25 для определения количества калорий на каждый прием пищи: 25% калорий должны приходиться на завтрак, 50% – на обед, 25% – на ужин. Это поможет удерживать нормальный вес тела.

3. Занимайтесь физическими упражнениями в конце дня, перед ужином. На протяжении 2 часов после напряженной физической нагрузки наблюдается потеря аппетита и поэтому те, кто напряженно работают во второй половине дня, едят меньше.

4. Не изнуряйте организм малым количеством калорий. Суточная потребность в энергии зависит от суточных энергетических затрат, которые идут на основной обмен, усвоение пищи и физическую деятельность.

5. Если у вас есть избыточный вес, немедленно переходите на индивидуальный план питания, а именно:

1) Особенно соблюдайте правила 50:20:30.

2) Сократите употребление калорий и увеличивайте их расходы (0,5 кг лишнего жира эквивалентные 3500 ккал). Чтобы потерять 1 кг (7000 ккал) в неделю, нужно ежедневно отказываться от 1000 ккал. А для того, чтобы потерять преимущественно жировую ткань, а не мышечную, следует увеличивать физическую активность.

3) Есть меньше жирной пищи, резко ограничить потребление жареного мяса, масла, колбасы, сосисок, сметаны, сыра, майонеза.

4) Употребляйте меньше сахара (варенье, тортов, печенья).

5) Есть больше низкокалорийных продуктов (сырые овощи, фрукты, хлеб грубого помола, соки).

6) Отдавайте предпочтение мясу птицы, рыбы. Употребляйте меньше говядины, свинины, баранины.

7) Ежедневно употребляйте от 6 до 8 стаканов воды, фруктовых соков.

8) Есть надо медленно, хорошо пережевывая, тратя на каждый прием пищи не менее 20 мин (именно через 20 мин приходит чувство сытости). Процесс разжевывания снижает стресс и напряжение.

9) Старайтесь питаться разумно. Помните, что чувство голода возникает дважды. Сначала его вызывают нервные импульсы из пустого желудка, после перехода последних порций пищевой кашицы в двенадцатиперстную кишку. Если человек принял пищу, то в этом случае чувство сытости возникает сразу после наполнения желудка определенным количеством пищи. Если же человек подавляет первый сигнал голода, то это ощущение проходит, человек не обращает внимания на этот сигнал.

Второй сигнал поступает в ЦНС с «голодной» крови, после того как питательные вещества перешли из нее в клетки, ткани организма. Этот сигнал очень устойчив, человек реагирует на него и находит время принять пищу. После приема пищи за вторым сигналом ощущение полноты желудка появляется не сразу, а только после насыщения крови и тканей питательными веществами. Чувство голода исчезает через 2-3 часа. В результате человек теряет чувство меры, не смотря на то, что желудок переполнен. Особенно опасно переедание перед сном, которое затрудняет работу сердца, легких, вызывает различные заболевания желудка.

10) Необходимо ограничить потребление соли, которая часто вызывает гипертонию. Надо помнить, что организму нужно лишь 2 г соли в день, а мы потребляем до 20 г.

При использовании в питании на протяжении многих поколений определенного набора продуктов, организм приспосабливается к этому типу питания. В нём формируется постоянная внутренняя среда (эндоэкологический статус) со своим типом обмена веществ, присущим этому типу обмена составом ферментов и изоферментов, специфической микрофлорой желудочно-кишечного тракта и другими характерными чертами. Таким образом, устоявшаяся диета как бы формирует организм человека. Иными словами, организм человека адаптируется к этому типу питания.

Лабораторная работа «Качественное определение жиров, катионов натрия, хлорид ионов, крахмала в чипсах»

Цель: определение в чипсах жиров, катионов натрия, хлорид ионов, крахмала.

Реактивы и оборудование: 5%-ный раствор нитрата серебра, 3%-ный спиртовой раствор йода, 0,1 М раствор азотной кислоты, дистиллированная вода, штатив с пробирками, фильтровальная бумага, воронка, стеклянная палочка, медная проволока, спиртовая горелка, выпаривательная чашка, тигельные щипцы.

Ход работы:

1. Качественное определение жиров

Кладем чипсы на фильтровальную бумагу и сгибаем её пополам, раздавив испытуемый образец на сгибе бумаги. Удаляем кусочки чипсов с фильтровальной бумаги и посмотрим бумагу на свет. Опишите результат, сделайте вывод.

2. Приготовление водной вытяжки для качественного определения растворимых компонентов

Раскрошим несколько чипсов и перенесём крошки в пробирку. Добавим 15-20 мл дистиллированной воды и нагреем пробирку в пламени спиртовки. Профильтруем образовавшуюся смесь.

3. Качественное определение катионов натрия

Половину полученного в опыте 2 фильтрата поместим в чашку для выпаривания и выпарим досуха. В сухой остаток погружаем медную проволоку со спиралью на конце, которую затем вносим в несветящееся пламя спиртовки. Мы наблюдаем окрашивание пламени спиртовки в жёлтый цвет. Это катионы натрия придают жёлтую окраску цвету пламени. Опишите результат, сделайте вывод.

4. Качественное определение хлорид ионов

Нальем в пробирку 1-2 мл водной вытяжки и добавим 3-4 капли 5%-ного раствора нитрата серебра, а затем 1-2 мл 0,1 М раствора азотной кислоты. При добавлении к водной вытяжке 5%-ного раствора нитрата серебра выпадает белый творожистый осадок AgCl – нерастворимый в азотной кислоте, по этому признаку можно сделать заключение о присутствии в растворе хлорид ионов: Ag⁺ + Cl־ → AgCl

5. Качественное определение крахмала

Нальем в пробирку 1-2 мл вытяжки и добавим 2-3 капли 3%-ного спиртового раствора йода. Из-за содержания в чипсах крахмала при добавлении 3%-ного спиртового раствора йода появляется тёмно-синее окрашивание. Опишите результат, сделайте вывод.

Теоретический материал к лекции

«Энергетика питания. Энерготраты человека и их восполнение»

Энергия, получаемая из пищи, необходима для поддержания обмена веществ в состоянии покоя, для мышечной деятельности, роста и размножения, для сохранения постоянной температуры тела. Можно весьма точно указать необходимый для удовлетворения этих биологических нужд расход энергии (в калориях) для одного индивидуума, семьи или целой группы.

К основному обмену относят энергию, расходуемую организмом во время сна, в покое или в сидячем положении, а также во время беременности и лактации. В среднем можно принят, что организм взрослого человека, в состоянии сна или «покоя» расходует примерно 70 ккал/час. Эта величина зависит, однако, от размеров тела. Расход энергии при беременности и кормлении грудью равен 100 ккал/час. Ребенок в зависимости от возраста расходует в состоянии покоя 40 ккал/час.

Эта энергия расходуется на процессы клеточного метаболизма, кровообращение, дыхание, выделение, поддержание температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желёз.

Печень потребляет 27% энергии основного обмена, мозг – 19%; мышцы – 18%; почки – 10%; сердце – 7%; остальные органы и ткани – 19%.

Любая работа – физическая или умственная, а также приём пищи, колебания температуры окружающей среды и другие внешние или внутренне факторы, изменяющие уровень обменных процессов, влекут за собой увеличение энергозатрат.

Самый интенсивный основной обмен отмечается у детей (у новорожденных – 53 ккал/кг в сутки, у детей первого года жизни – 42 ккал/кг в сутки). Средние величины основного обмена у взрослых здоровых мужчин составляют 1300-1600 ккал/сут, у женщин эти величины на 10% ниже. Это связано с тем, что у женщин меньше масса и поверхность тела. С возрастом величина основного обмена неуклонно снижается. Средняя величина основного обмена у здорового человека приблизительно 1 ккал/(кг×ч).

Закон поверхности Рубнера: энергетические затраты теплокровного организма пропорциональны площади поверхности тела. Зависимость интенсивности основного обмена от площади поверхности тела была показана немецким физиологом Рубнером для различных животных. Согласно этому правилу, интенсивность основного обмена тесно связана с размерами поверхности тела: у теплокровных организмов, имеющих разные размеры тела, с 1 м² поверхности рассеивается одинаковое количество тепла.

Суточная потребность человека в энергии зависит от суточных энерготрат, которые складываются из расхода энергии на: 1) основной обмен; 2) усвоение пищи; 3) физическую (нервно-мышечную) деятельность.

Расчет суточной затраты энергии (уравнение Гарриса-Бенедикта):

Для женщин = 655,1 + [9,6 × Вес(кг)] + [1,8 × Рост(см)] – [4,7 × Возраст(годы)]

Для мужчин = 66,47 + [13,7 × Вес(кг)] + [5 × Рост(см)] – [6,8 × Возраст(годы)]

Рабочий обмен – это затрата энергии для выполнения внешней работы, включающее энергию затрачиваемую на интеллектуальную и физическую работу. Эквивалент работы в калориях зависит от характера работы. Он может изменяться, скажем, от 110 ккал/час, затрачиваемых при обычной пешей прогулке или деятельности, не требующей больших физических усилий, до 400-500 ккал/час, расходуемых при тяжелой работе. Работа, сопровождаемая такой большой затратой энергии, может выполняться лишь в течение нескольких часов в день. Наиболее тяжелая физическая работа в промышленности требует затраты примерно 2400 ккал для мужчин и 1600 ккал для женщин за восьмичасовой рабочий день (т.е. 300 ккал/час и 200 ккал/час соответственно). Можно выбрать два средних «уровня» для энергетической характеристики тяжелой и легкой работы, а именно 2000 ккал и 1200 ккал за рабочий день.

Оценка иных видов деятельности, кроме тех, которые непосредственно связаны с добыванием пищи, с энергетической стороны весьма затруднительна. Многие виды развлечений или активного отдыха, танцы требуют не меньшей затраты энергии, чем иной трудоемкий вид работы; их поэтому также следовало бы учитывать в общем балансе энергии.

Установлено, что по энергетическим затратам или, другими словами, по калорийной потребности взрослое население можно разделить на группы: в первую группу (затрата 3000 ккал в сутки) включаются лица, не связанные с физическим трудом и работающие главным образом в сидячем положении; ко второй группе относятся рабочие механизированного труда (затрата 3500 ккал в сутки); к третьей группе – занятые немеханизированным или не полностью механизированным трудом, как, например, кузнецы, плотники, водопроводчики, истопники (затрата 4500-5000 ккал в сутки). При занятиях спортом энергетические затраты, особенно в период тренировок и соревнований, могут возрастать до 6000-7000 ккал в сутки. Для правильного построения питания нужно знать также, какие пищевые вещества, и в каком количестве могут обеспечить калорийность, т.е. определить качественный состав пищи. При окислении в организме 1 г белков или 1 г углеводов образуется 4,1 ккал, а при окислении 1 г жира – 9,3 ккал. В случае необходимости углеводы и жиры частично могут заменять друг друга; что касается белковых веществ, то они не могут быть заменены никакими другими пищевыми веществами.

Изменение условий среды при сохранении основных форм хозяйственной деятельности может изменить «производительную» долю расходуемой энергии не более чем в 1,5 раза. Источники пищи чрезвычайно разнообразны. Физиологическая пластичность в использовании разнообразных источников питания обусловлена, во-первых, способностью человеческого организма усваивать, перерабатывать в процессе обмена три источника энергии – жиры, углеводы и белки – во всевозможных сочетаниях и, во-вторых, способностью использовать указанные вещества из огромнейшего количества пищевых продуктов.

Таким образом, общее количество потребляемых человеком калорий зависит от ряда факторов, в частности от возраста, пола, размеров тела, а, следовательно, в какой-то мере и от генетических факторов.

Практическая работа

«Расчет основного и рабочего обмена семьи»

Цель: на практике закрепить знания об энерготратах человеческого организма, рассчитать основной и рабочий обмен веществ всех членов семьи.

Используя уравнение Гарриса-Бенедикта и данные таблицы, рассчитайте основной, рабочий и основной обмен для каждого члена вашей семьи и определите общее приблизительное количество калорий.

Для женщин = 655,1 + [9,6 × Вес(кг)] + [1,8 × Рост(см)] – [4,7 × Возраст(годы)]

Для мужчин = 66,47 + [13,7 × Вес(кг)] + [5 × Рост(см)] – [6,8 × Возраст(годы)]

Расход энергии человеком при различной деятельности и во время отдыха

Ход работы:

1. Используя уравнение Гарриса-Бенедикта, вычислите основной обмен.

2. Рассчитайте приблизительное значение рабочего обмена, используя значения, приведенные в таблице.

3. Рассчитайте приблизительное значение общего обмена.

Общий, основной и рабочий обмен семьи

Вывод:___________________________________________________________________

Теоретический материал к лекции

«Компоненты пищи и последствия их недостаточности. Белки»

Пищевые продукты состоят из тысячи химических веществ, которые можно сгруппировать по определенным физиологическим и биохимическим свойствам. Согласно классификации одного из ведущих физиологов питания А.А. Покровского, пищевые вещества делятся на нутриенты и непищевые компоненты.

К нутриентам относятся:

Белки:

• полноценные и неполноценные;

• животного и растительного происхождения.

Углеводы:

• простые сахара;

• полисахариды.

Жиры:

• животного и растительного происхождения;

• жироподобные вещества.

Витамины:

• водорастворимые;

• жирорастворимые.

Минеральные вещества:

• макроэлементы;

• микроэлементы.

Непищевые компоненты:

• балластные соединения (целлюлоза, пектин и др.);

• защитные компоненты;

• вкусовые и ароматические вещества;

• компоненты пищи, неблагоприятно влияющие на организм человека.

Рассмотрев классификацию пищевых веществ, начнем характеризовать нутриенты, а именно белки.

Главной составной частью пищи являются белки. Основное назначение их – построение клеток и тканей, необходимых для роста, развития (пластическая роль) и осуществления жизненных функций организма. Белки входят в состав иммунных тел, гормонов, ферментов. В желудочно-кишечном тракте белки пищи под влиянием пищеварительных соков расщепляются до более простых соединений – альбумоз и пептонов, а затем до аминокислот. Последние участвуют в образовании новых белков, свойственных организму человека.

В ходе эволюции человек утратил способность синтезировать почти половину из двадцати аминокислот, входящих в состав белков. К их числу относят те аминокислоты, синтез которых включает много стадий и требует большого количества ферментов, кодируемых многими генами. Аминокислоты, синтез которых сложен и неэкономичен для организма, очевидно, выгоднее получать с пищей. Такие аминокислоты называют незаменимыми. К ним относят фенилаланин, метионин, треонин, триптофан, валин, лизин, лейцин, изолейцин.

Две аминокислоты – аргинин и гистидин – у взрослых образуются в достаточных количествах, однако детям для нормального роста организма необходимо дополнительное поступление этих аминокислот с пищей. Поэтому их называют частично заменимыми. Две другие аминокислоты – тирозин и цистеин – условно заменимые, так как для их синтеза необходимы незаменимые аминокислоты. Тирозин синтезируется из фенилаланина, а для образования цистеина необходим атом серы метионина.

Остальные аминокислоты легко синтезируются в клетках и называются заменимыми. К ним относят глицин, аспарагиновую кислоту, аспарагин, глутаминовую кислоту, глутамин, серин, пролин, аланин.

Наиболее богаты белками продукты животного происхождения (мясо, рыба, сыр). Белки не являются незаменимыми пищевыми факторами, они являются источниками содержащие незаменимые аминокислоты, необходимые для нормального питания.

Продукты питания, наиболее богатые белком (содержание белка в г на 100 граммов съедобной части продукта): мясо (15-20), рыба (13-20,5), яйцо (12,7), творог (14-18), молоко коровье (2,8-3,2), из растительных – бобовые (2,3), хлеб (5,5-8,3), крупы (7-13), картофель (2).

Норма белка в сутки зависит от возраста, пола, вида деятельности. Средняя норма белка для взрослого населения: у мужчин 65-117 г, у женщин 58-87 г; для пожилых: у мужчин 61-68, у женщин 55-61 г; для дошкольников 53-69 г, для школьников 77-98 г. Белки животного происхождения должны составлять для детей 60% от общего количества белка и 55% для взрослых. За счет белка должно быть обеспечено 11-13% общей энергетической ценности рациона.

Питательная ценность белка зависит от его аминокислотного состава и способности усваиваться организмом. Белки значительно различаются по аминокислотному составу. Некоторые их них содержат полный набор незаменимых аминокислот в оптимальных соотношениях, другие не содержат одной или нескольких незаменимых аминокислот. Растительные белки, особенно пшеницы и других злаковых, полностью не перевариваются, так как защищены оболочкой, состоящей из целлюлозы и других полисахаридов, которые не гидролизуются пищеварительными ферментами. Некоторые белки по аминокислотному составу близки к белкам тела человека, но не используются в качестве пищевых, так как имеют фибриллярное строение, малорастворимы и не расщепляются протеазами ЖКТ. К ним относят белки волос, шерсти, перьев и другие. Если белок содержит все незаменимые аминокислоты в необходимых пропорциях и легко подвергается действию протеаз, то биологическая ценность такого белка условно принимается за 100, и он считается полноценным. К таким относят белки яиц и молока. Белки мяса говядины имеют биологическую ценность 98. Растительные белки по биологической ценности уступают животным, так как труднее перевариваются и бедны лизином, метионином и триптофаном.

Недостаток белков в пище ведет к нарушению обмена веществ, анемии, снижению защитных сил организма, умственной отсталости.

Недостаточность белка в организме приводит к развитию алиментарных заболеваний. Вследствие общей недостаточности белков, жиров, углеводов и других пищевых веществ развиваются алиментарная дистрофия и маразм. При избыточном количестве белка в кишечнике усиливаются гнилостные процессы, в организме накапливаются продукты неполного окисления белков, с мочой выделяется много азотистых соединений. Это затрудняет работу печени и органов выделения.

Излишек белков, особенно животного происхождения, ведет к повышению возбудимости нервной системы, способствует развитию заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ.

Подробнее остановимся на таких проблемах как нарушение азотистого баланса и белково-калорийной недостаточности.

Между количеством азота, введенного с белками пищи, и количеством азота, выводимым из организма, существует определенная связь. Увеличение поступления белка в организм приводит к увеличению выделения азота из организма. У взрослого человека при адекватном питании, как правило, количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма. Это состояние получило название азотистого равновесия.

Организм всегда стремится к постоянству (гомеостазу). Именно поэтому такое состояние равновесия характерно для абсолютного большинства людей. Если в этих условиях повысить количество белка в пище, то азотистый баланс вскоре восстановится, но уже на новом, более высоком уровне. Таким образом, азотистый баланс всегда стремиться к равновесию. Это такое состояние, когда ничего не происходит. Ваш рост стоит на месте. Но и похудения нет.

В случаях, когда поступление азота превышает его выделение, говорят о положительном азотистом балансе. При этом синтез белка преобладает над его распадом. Устойчивый положительный азотистый баланс наблюдается всегда при росте мышц и мышечной массы. Часто при этом говорят, что анаболизм (процесс роста) преобладает над катаболизмом (процессом распада).

Когда количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего азота, говорят об отрицательном азотистом балансе. Отрицательный азотистый баланс отмечается при белковом голодании, а также в случаях, когда в организм не поступают отдельные необходимые для синтеза белков аминокислоты.

Распад белка в организме протекает непрерывно. Степень распада белка обусловлена характером питания. Минимальные затраты белка в условиях белкового голодания наблюдаются при питании углеводами. В этих условиях выделение азота может быть в 3 раза меньше, чем при полном голодании. Углеводы при этом выполняют сберегающую функцию.

Отрицательный азотистый баланс развивается при полном отсутствии или недостаточном количестве белка в пище, а также при потреблении пищи, содержащей неполноценные белки. Не исключена возможность дефицита белка при нормальном поступлении, но при значительном увеличении потребности в нем организма. Во всех этих случаях имеет место белковое голодание.

При белковом голодании даже в случаях достаточного поступления в организм жиров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов происходит постепенно нарастающая потеря массы тела, зависящая от того, что затраты мышечных белков не компенсируются поступлением белков с пищей.

Белково-калорийная недостаточность – общее название патологических состояний организма, развивающихся вследствие нехватки белка и низкой калорийности питания; встречается в слаборазвитых странах.

Теоретический материал к лекции

«Глобальная проблема дефицита белка»

Сегодня в мире существует дефицит пищевого белка. Из 6 млрд. человек, живущих на Земле, приблизительно половина страдает от недостатка белка.

Традиционными путями увеличения ресурсов пищевого белка является повышение производительности растениеводства (недостаток – ограниченность посевных площадей), животноводства (недостаток – низкая продуктивность на 1 кг животного белка требуется 7 кг растительного) и рыболовства (исчерпаемый ресурс).

В решении проблемы дефицита белка за последние два десятилетия определилось новое биотехнологическое направление – получение пищевых объектов с повышенным содержанием и улучшенным качеством белка методами генетической инженерии. Растения, животные и микроорганизмы, полученные генетической инженерией, называют генетически измененными, а продукты их переработки – трансгенными пищевыми продуктами. В то же время безопасность использования трансгенных пищевых продуктов зачастую подвергается критике и ставится под сомнение.

Мировой дефицит полноценного пищевого белка (содержащего все незаменимые, т.е. не синтезируемые организмом, аминокислоты), затрагивающий 3/4 населения земного шара, ставит перед человечеством неотложную задачу поиска богатых, доступных и дешёвых источников полноценного белка для обогащения натуральных и создания новых, т. н. искусственных, белковых продуктов. Искусственные пищевые продукты (ИПП) – продукты, богатые полноценным белком, получаемые на основе натуральных пищевых веществ путём приготовления смеси растворов или дисперсий этих веществ с пищевыми студнеобразователями и придания им определённой структуры (структурирование) и формы конкретных пищевых продуктов. Ныне для производства ИПП используются белки из двух основных источников: белки, выделяемые из нетрадиционного натурального пищевого сырья, запасы которого в мире достаточно велики, – растительного (бобы сои, арахиса, семена подсолнечника, хлопчатника, кунжута, рапса, а также жмыхи и шроты из семян этих культур, горох, клейковина пшеницы, зелёные листья и другие зелёные части растений) и животного (казеин молока, малоценные сорта рыбы, криль и другие организмы моря); белки, синтезируемые микроорганизмами, в частности различными видами дрожжей. Исключительная скорость синтеза белка дрожжами и их способность расти как на пищевых (сахара, пивное сусло, жмых), так и на непищевых (углеводороды нефти) средах делают дрожжи перспективным и практически неисчерпаемым источником белка для производства ИПП заводскими методами. Однако широкое применение микробиологического сырья для производства пищевых продуктов требует создания эффективных методов получения и переработки высокоочищенных белков и тщательных медико-биологических исследований. В связи с этим белок дрожжей, выращиваемых на отходах сельского хозяйства и углеводородах нефти, используется в основном в виде дрожжей кормовых, для подкормки сельскохозяйственных животных.

Идеи о получении СПП из отдельных химических элементов и ИПП из низших организмов высказывались ещё в конце IXX в. Д.И. Менделеевым и одним из основателей синтетической химии Пьер Эжен Марселен Бертло. Однако практическая их реализация стала возможной лишь в начале 2-й половины XX в. в результате достижений молекулярной биологии, биохимии, физической и коллоидной химии, физики, а также технологии переработки волокнообразующих и плёнкообразующих полимеров.

Гидролизом и получение в гидролизате смеси аминокислот, очищаемой с помощью ионообменной хроматографии, и др. Исследования по структурированию позволили получить искусственно на основе белков и их комплексов с полисахаридами все основные структурные элементы естественных пищевых продуктов (волокна, мембраны и пространственные набухающие сетки из макромолекул) и разработать способы получения многих ИПП (зернистой икры, мясоподобных продуктов, искусственных картофелепродуктов, макаронных и крупяных изделий). Так, белковая зернистая икра готовится на основе высокоценного молочного белка казеина, водный раствор которого вводят вместе со структурообразователем (например, желатиной) в охлажденное растительное масло, в результате чего образуются «икринки». Отделив от масла, икринки промывают, дубят экстрактом чая для получения эластичной оболочки, окрашивают, затем обрабатывают в растворах кислых полисахаридов для образования второй оболочки, добавляют соль, композицию веществ, обеспечивающих вкус и запах, и получают деликатесный белковый продукт, практически неотличимый от натуральной зернистой икры. Искусственное мясо, пригодное для любых видов кулинарной обработки, получают методом экструзии (продавливания через формующие устройства) и мокрого прядения белка для превращения его в волокна, которые затем собирают в жгуты, промывают, пропитывают склеивающей массой (студнеобразователем), прессуют и режут на куски. Жареный картофель, вермишель, рис, ядрицу и другие не мясные продукты получают из смесей белков с натуральными пищевыми веществами и студнеобразователями (альгинатами, пектинами, крахмалом), не уступая по органолептическим свойствам соответствующим натуральным продуктам.

За рубежом первые патенты на производство искусственного мяса и мясоподобных продуктов из изолированных белков сои, арахиса и казеина были получены в США Ансоном, Педером и Боэром в 1956-63 гг. В последующие годы в США, Японии, Великобритании возникла новая промышленность, производящая самые разнообразные ИПП (жареное, заливное, молотое и другое мясо разных видов, мясные бульоны, котлеты, колбасы, сосиски и другие мясопродукты, хлеб, макаронные и крупяные изделия, молоко, сливки, сыры, конфеты, ягоды, напитки, мороженое и др.). В США, на долю которых приходится почти 75% мирового производства сои, выпуск ИПП на основе соевых белков достигает сотен тыс. тонн.

Лабораторная работа «Обнаружение белков в продуктах питания»

Цель: обнаружение различными лабораторными методами белков в продуктах питания.

Теоретическая справка. Для обнаружения белков в различных тканях, биологических жидкостях, продуктах питания существуют две группы реакций: реакции осаждения и цветные реакции. Осаждение белков из их растворов можно проводить нагреванием до 100 С⁰, либо используя для этого химические вещества. Реакции осаждения могут быть обратимые и необратимые. Обратимое осаждение белков (высаливание) вызывают концентрированные растворы нейтральных солей, содержащих в молекуле атомы щелочных или щелочноземельных металлов. Например, NaCl, KCl, MgCl₂ и т.д. Необратимое осаждение белков (денатурация) вызывают: кипячение, добавление солей тяжелых металлов (например,CuSO₄, PbSO₄, HgCl₂), сильных минеральных и органических кислот. При этом белки теряют свои первоначальные биологические и физико-химические свойства, нарушается первичная структура белковой молекулы.

1. Осаждение белков

Ход работы:

В 5 пробирок наливают по 0,5 мл 1% раствора яичного белка. В первую пробирку добавляют порошок хлористого натрия до полного насыщения; вторую пробирку нагревают до кипения; в третью – добавляют 2 капли 1% раствора сернокислой меди; в четвертую – 5 капель концентрированной азотной кислоты, осторожно, по стенкам пробирки, наклонив ее под углом 45 градусов так, чтобы жидкости не смешивались; в пятую – 2 капли 20% раствора сульфосалициловой кислоты.

2. Цветные реакции на белки

а) Биуретовая реакция

Биуретовую реакцию способны давать вещества, которые содержат в молекуле не менее двух пептидных связей -СО-NН-. Раствор любого белка в этой реакции приобретает сине-фиолетовое окрашивание.

Ход работы:

В пробирку наливают 1 мл 1% раствора яичного белка, добавляют 0,5 мл 10% раствора едкого натрия и 0,2 мл 1% раствора сернокислой меди. Перемешивают.

б) Ксантопротеиновая реакция

Ксантопротеиновая реакция обусловлена нитрованием бензольного кольца, входящего в состав молекул циклических аминокислот – триптофана, тирозина, при этом раствор приобретает желтый цвет.

Ход работы:

В пробирку наливают 1 мл 1% раствора яичного белка и добавляют 0,3 мл концентрированной азотной кислоты, перемешивают и осторожно кипятят.

в) Реакция Фоля

Растворы белков, имеющих в молекуле аминокислоты, содержащие серу (цистеин и цистин) с реактивом Фоля образуют черный осадок.

Ход работы:

В пробирку наливают 0,5 мл 1% раствора яичного белка и добавляют 0,5 мл 10% едкого натра и 2-3 капли 5 % раствора уксуснокислого свинца. Перемешивают.

г) Нингидриновая реакция

Растворы белков, молекулы которых построены из α-аминокислот при нагревании с нингидрином образуют синее окрашивание.

Ход работы:

Берут две пробирки. В первую помещают 0,5 мл 0,1% раствора глицина, во вторую – 0,5 мл 1% раствора яичного белка. В обе пробирки добавляют по 2-3 капли 0,1% раствора нингидрина и нагревают.

Зафиксируйте полученные результаты в тетради. Напишите вывод, исходя из полученных результатов.

Теоретический материал к лекции

«Липиды и жиры: строение, функции, классификация»

Липиды – вещества, содержащиеся в животных и растительных тканях, нерастворимые в воде и растворимые в малополярных органических растворителях (эфире, бензоле, петролейном эфире и др.). Липиды (от греч. lipos – жир), жироподобные вещества, входящие в состав всех живых клеток. К жирам относят разнообразные соединения, которых объединяет плохая растворимость в воде и экстракция органическими растворителями.

Функции и биологическая роль липидов:

- структурные компоненты клеточных мембран, определяют функционирование мембран;

- защитная функция – термоизоляционные свойства, в виде жировой прокладки предохраняют тело и органы от повреждений, смазка кожи, восковой налет на листьях предохраняет их от испарения влаги и проникновения микроорганизмов;

- энергетический материал для организма (1 г жира при окислении выделяет 39 кДж энергии);

- запасные вещества, в форме которых депонируется метаболическое топливо;

- влияние на функционирование нервной системы (гликолипиды – компоненты нервных тканей);

- регуляторная активность, мембранные липиды определяют активность мембраносвязанных ферментов.

Общее в строении липидов – присутствие в молекулах полярных (гидрофильных) и неполярных (гидрофобных) групп. Это придает им сродство как к воде, так и к неводной фазе. Липиды – бифильные вещества, что позволяет им осуществлять свои функции на границе раздела фаз.

Структурными компонентами омыляемых липидов являются высшие жирные кислоты, они были выделены из жиров, поэтому и получили соответствующее название. Биологически важные жирные кислоты, как правило, насыщенные и ненасыщенные монокарбоновые кислоты (одна или несколько двойных связей) с четным числом атомов углерода. Общее количество атомов углерода в молекулах природных жирных кислот колеблется в диапазоне 4-12 (чаще всего 16-18 атомов углерода). Причём ближайшая к карбоксильной группе двойная связь обычно расположена между 9-м и 10-м углеродным атомом. Двойные связи имеют цис-конфигурацию. В липидах человека из насыщенных кислот встречаются пальмитиновая и стеариновая, а из ненасыщенных – олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая. Калиевые и натриевые соли жирных кислот называют мылами (натриевые – твердые, калиевые – жидкие).

Классификация липидов

Липиды делятся на два класса:

- омыляемые липиды (при гидролизе в щелочной среде образуют соли высших карбоновых кислот);

- неомыляемые липиды (негидролизующийся класс соединений).

Основа омыляемых липидов – спирты (высшие одноатомные, трехатомный спирт глицерин или двухатомный аминоспирт сфингозин). Спирты ацилированы высшими карбоновыми кислотами.

Омыляемые липиды делятся на простые (продукты гидролиза: спирты и карбоновые кислоты) и сложные (продукты гидролиза: спирты, карбоновые кислоты, фосфорная кислота, углеводы и др.).

Простые омыляемые липиды:

а) воски (алкилацилаты);

б) жиры и масла (триацилглицерины).

Сложные омыляемые липиды:

- фосфолипиды (фосфоглицериды – плазмогены, фосфатиды, фосфатидилсерины, фосфатидилэтаноламины и фосфатидилхолины);

- сфинголипиды (сфингомиелины, церамиды и цереброзиды (ганглиоцереброзиды, глюкоцереброзиды);

- гликолипиды (цереброзиды и ганглиозиды).

Неомыляемые липиды (негидролизующиеся в щелочной или кислой среде) содержат вещества двух типов:

- терпены – преобладают в липидах растительного происхождения;

- стероиды – преобладают в липидах животного происхождения.

Оба подкласса веществ построены из одинаковых изопреновых фрагментов, а их биосинтез включает одни и те же исходные и промежуточные вещества. Поэтому их общее название – изопреноиды. Самый распространенный изопреноид – натуральный каучук – полимер изопрена.

Стероиды – циклические углеводороды, состоящие из трех конденсированных циклогексановых колец в нелинейном сочетании и циклопентанового кольца. Каждое из колец обозначается латинскими буквами A, B, C и D (циклопентановое кольцо).

Стероиды широко распространены в природе (известно около 20000 стероидов) и выполняют в организме разнообразные функции (половые гормоны, желчные кислоты, гормоны надпочечника, сердечные гликозиды) поэтому многие из них применяются в медицине.

Теоретический материал к лекции

«Потребность человеческого организма в жирах»

Требуемое количество жиров в сутки является столь же определенными, как для белковых веществ, так как значительная часть жировых компонентов тела может быть синтезирована в организме человека, прежде всего из углеводов. В то же время, как показали исследования, полное исключение жиров из питания приводит к серьезным нарушениям здоровья. Это связано с тем, что в жирах обнаружены незаменимые вещества, к числу которых относятся линолевая и арахидоновая кислоты, а также ряд жирорастворимых витаминов. Недостаток незаменимых жирных кислот в рационах питания приводит к задержке развития растущего организма, нарушениям структуры и функций клеточных мембран, сухости и воспалению кожных покровов, нарушению правильного протекания беременности и ряду других признаков расстройств здоровья.

Минимальная потребность человека в линолевой и арахидоновой кислотах, сравнительно невысока и соответствует 3,5 г в день. Однако, особенно для людей пожилого возраста, эту норму обычно существенно увеличивают до 10 и даже до 15 г в день.

В природных продуктах наиболее распространена линолевая кислота. Много ее в таких растительных маслах, как подсолнечное, кукурузное, соевое и хлопковое. Гораздо беднее по содержанию линолевой кислоты оказалось оливковое масло. Содержание линолевой кислоты в животных жирах редко превышает 15%, совсем немного этой кислоты в сливочном масле (обычно менее 5%). Наиболее биологически ценная арахидоновая кислота обнаружена лишь в минимальных количествах только в некоторых животных продуктах, например, свином сале; в растительных же маслах она практически отсутствует.

Важно, что в организме человека и высших животных возможно образование арахидоновой кислоты из линолевой.

Основываясь на приведенных данных, можно сказать, что разумная суточная норма потребления жиров для человека средних лет близка к 100 г. В то же время статистические данные, характеризующие потребление жиров в различных странах, показывают, что оно в значительной степени колеблется в зависимости от обычаев в области питания, а также от того, в какой мере жировые продукты доступны для населения. Так, если для большинства развивающихся стран Азии среднее потребление жиров (преимущественно растительных) обычно не превышает 20 г в день, то для большинства экономически развитых стран Европы и Америки свойственно значительно более высокое потребление жира вообще и особенно жиров животного происхождения. В США, например, потребление жира превышает 40% дневной калорийности рациона, что американскими специалистами в области питания оценивается как негативное явление. В нашей стране среднее потребление жира ближе к физиологическим потребностям человека и составляет около 30% общей калорийности пищи.

Значительный интерес вызвало наблюдение, что полиненасыщенные жирные кислоты пищи способны понижать уровень холестерина в крови человека. Однако, несмотря на то, что изучению данного вопроса посвящено огромное число работ, степень эффективности применения различных растительных масел с этой целью выяснена не до конца.

Если растительные масла долго хранятся, соприкасаясь с воздухом, в них могут накапливаться продукты окисления и полимеризации ненасыщенных жирных кислот, которые оказывают на организм выраженное отрицательное влияние. Особенно неоправданным является их хранение в открытых широких сосудах, способствующих контакту масла с кислородом воздуха. Весьма неблагоприятное действие на свойства растительных масел оказывает их длительное нагревание, например прожаривание в одном и том же масле многих порций пирожков, пончиков, картофеля и других кулинарных изделий. Образующиеся при этом густые дегтеобразные продукты способны повреждать печень и даже вызывать развитие злокачественных опухолей.

Многие ложно убеждены в стимулирующем действии холестерина пищи на развитие атеросклеротического процесса. Известно, что нарушение обмена и повышение содержания холестерина в крови при атеросклерозе связано с его отложением на внутренней оболочке артерий. Холестерин для организма не постороннее вещество, он выполняет важные физиологические функции: входит в состав мембран многих клеток и тканей организма, где встречается либо в свободном состоянии, либо в виде соединений жирных кислот, участвует в образовании составных частей крови, служит исходным материалом для синтеза важных соединений. Особенно много холестерина в тканях головного мозга, где его содержание превышает 2%.

Холестерин содержится во многих пищевых продуктах животного происхождения и практически отсутствует в растительных. Однако он не относится к незаменимым веществам пищи, так как легко синтезируется в организме из продуктов окисления углеводов и жиров. Установлено, что содержание холестерина в крови и тканях зависит главным образом не от количества в пище, а от интенсивности процессов его синтеза и распада в самом организме. У взрослого человека количества холестерина, поступающего и синтезирующегося, с одной стороны, и холестерина распадающегося и удаляющегося из организма, с другой, должны быть уравновешены.

Лабораторная работа «Липиды и жиры в продуктах питания»

Цель: лабораторными методами обнаружить липиды в продуктах питания.

1. Акролеиновая проба

С помощью этой реакции обнаруживают глицерин в жире. В основе пробы лежит способность глицерина при нагревании отщеплять воду и превращаться в акролеин (ненасыщенный альдегид с резким запахом).

Липиды, не содержащие глицерин, не дают акролеиновой пробы.

Оборудование и реактивы: масло растительное, кислый сульфат калия (KHSO₄), термостойкая пробирка.

Ход работы:

В сухую пробирку вносят 1-2 капли растительного масла и на кончике шпателя – сухого кислого сульфата калия. Пробирку аккуратно нагревают. Отметьте наблюдения.

2. Обнаружение лецитина в желтке куриного яйца

Лецитины относятся к группе фосфолипидов, не растворяются в воде и ацетоне, но хорошо растворяются в спирте, хлороформе, эфире.

При добавлении к раствору лецитинов ацетона, последние легко осаждаются.

Оборудование и реактивы: 2 пробирки, ацетон, спиртовой раствор лецитина (к 1/2 желтка куриного яйца приливают 40 мл горячего спирта, помешивая палочкой. Раствор охлаждают и фильтруют. Реактив готовят перед употреблением.

Ход работы:

В сухую пробирку приливают 10 капель ацетона и по каплям добавляют спиртовой раствор лецитина. Отмечают наблюдения.

В сухую пробирку приливают 20 капель спиртового раствора лецитина и по каплям добавляют дистиллированную воду до образования устойчивой эмульсии.

3. Обнаружение холестерина (холестерола)

Холестерол – одноатомный циклический ненасыщенный вторичный спирт. Является основным стеролом животных и человека, т.е. зоостеролом. В основе реакций открытия холестерола лежит его способность отщеплять воду под действием концентрированной серной кислоты и уксусного ангидрида, образуя димеры (бихолестадиены), которые с серной кислотой образуют диеновые кислоты: с двумя молекулами H₂SO₄ – продукт красного цвета, с одной молекулой H₂SO₄ – продукт зеленого цвета (реакция Либерманна-Бурхардта).

Оборудование и реактивы: животный жир (сливочное масло), хлороформ, серная кислота (конц.), уксусный ангидрид, 2 пробирки.

Ход работы:

1. Реакция Сальского. В сухую пробирку приливают 10 капель 1% хлороформного раствора холестерина и осторожно по стенке сосуда наливают 0,5 мл концентрированной серной кислоты, осторожно встряхивая. Отмечают наблюдения.

2. Реакция Либерманна-Бурхардта. В сухую пробирку приливают 10 капель 1% хлороформного раствора холестерина, 6 капель уксусного ангидрида и 2 капли концентрированной серной кислоты и осторожно встряхивают.

Отметьте наблюдаемое, сделайте вывод.

Теоретический материал к лекции

«Углеводы: строение, классификация и значение в организме»

Само называние «углеводы», предложенное в 1844 г. К. Шмидтом, основано на том, что в химической структуре этих веществ атомы углерода сочетаются с атомами кислорода и водорода в таких же соотношениях, как в составе воды. Например, химическая формула глюкозы С₆(Н₂О)₆, сахарозы С₁₂(Н₂О)₁₁, крахмала С₅(Н₂О)_n. В зависимости от сложности строения, растворимости, быстроты усвоения и использования для гликогенообразования углеводы могут быть представлены в виде следующей классификационной схемы:

1) Простые углеводы (сахара):

а) моносахариды: глюкоза, фруктоза, галактоза;

б) дисахариды: сахароза, лактоза, мальтоза.

2) Сложные углеводы: полисахариды (крахмал, гликоген, пектиновые вещества, клетчатка).

Углеводы являются основной составной частью пищевого рациона. За счет углеводов обеспечивается не менее 55% суточной калорийности. Основное назначение углеводов – компенсация энергозатрат. Углеводы являются источником энергии при всех видах физической работы. При сгорании 1 г углеводов образуется 4 ккал. Это меньше, чем у жиров (9 ккал). Однако в сбалансированном питании наблюдается преобладание углеводов: 1 : 1,2 : 4,6; 30 г : 37 г : 137 г. При этом среднесуточная потребность в углеводах составляет 400-500 г. Углеводы как источник энергии обладают способностью окисляться в организме как аэробным, так и анаэробным путем.

Углеводы входят в состав клеток и тканей организма, и таким образом в какой-то мере участвуют в пластических процессах. Несмотря на постоянное расходование клетками и тканями своих углеводов на энергетические цели, содержание в них этих веществ поддерживается на постоянном уровне при условии достаточного их поступления с пищей.

Углеводы тесно связаны с обменом жира. При больших физических нагрузках, когда расход энергии не покрывается углеводами пищи и углеводными запасами организма, происходит образование сахара из жира, который находится в жировом депо. Однако чаще наблюдается обратное влияние, т. е. образование новых количеств жира и пополнение ими жировых депо организма за счет избыточного поступления углеводов с пищей. При этом превращение углеводов идет не по пути полного окисления до воды и углекислого газа, а по пути превращения в жир. Избыток потребления углеводов – широко распространенное явление, лежащее в основе формирования избыточной массы тела.

Обмен углеводов тесно связан и с обменом белка. Так, недостаточное поступление углеводов с пищей при интенсивной физической нагрузке вызывает усиленный расход белка. Наоборот, при ограниченных белковых нормах введением достаточного количества углеводов можно добиться минимального расходования белка в организме.

Некоторые углеводы обладают и выраженной биологической активностью, выполняя специализированные функции. Это гетерополисахариды крови, определяющие группы крови, гепарин, предотвращающий образование тромбов, аскорбиновая кислота, обладающая С-витаминными свойствами, маркерная специфичность за счет углеводсодержащих компонентов в ферментах, гормонах и др.

Основным источником углеводов в питании являются растительные продукты, в которых углеводы составляют не менее 75% сухого вещества. Значение животных продуктов как источников углеводов невелико. Основной животный углевод – гликоген, обладающий свойствами крахмала, содержится в животных тканях в небольших количествах. Другой животный углевод – лактоза (молочный сахар) – содержится в молоке в количестве 5 г на 100 г продукта (5%).

В целом усвояемость углеводов достаточно высока и составляет 85-98%. Так, коэффициент усвояемости углеводов овощей составляет 85%, хлеба и круп – 95%, молока – 98%, сахара – 99%.

Теоретический материал к лекции

«Значение простых и сложных углеводов в питании»

Простые углеводы. Моносахариды и дисахариды характеризуются легкой растворимостью в воде, быстрой усвояемостью (всасываемостью) и выраженным сладким вкусом.

Моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза) – это гексозы, имеющие в своей молекуле 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.

Глюкоза в организме быстро превращается в гликоген, идущий на питание тканей мозга, сердечной мышцы, поддержания сахара в крови.

Фруктоза, обладая теми же свойствами, что и глюкоза, медленнее усваивается в кишечнике и быстро покидает кровяное русло. Обладая большей сладостью, чем глюкоза и сахароза, фруктоза позволяет снизить потребление сахаров, а, следовательно, и калорийность рациона. При этом сахар меньше переходит в жир, что благоприятно влияет на жировой и холестериновый обмен. Употребление фруктозы является профилактикой кариеса и гнилостных колитов кишечника, она применяется для питания детей и пожилых людей.

Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах не встречается, а является продуктом расщепления лактозы.

Источником гексоз являются фрукты, ягоды и другая растительная пища.

Дисахариды. Из них в питании имеют значение сахароза (тростниковый или свекловичный сахар) и лактоза (молочный сахар). При гидролизе сахароза распадается до глюкозы и фруктозы, а лактоза – до глюкозы и галактозы. Мальтоза (солодовый сахар) – продукт расщепления крахмала и гликогена в желудочно-кишечном тракте. В свободном виде встречается в мёде, солоде.

Больше всего из дисахаров употребляется сахар – до 40-45 кг в год, избыточное количество которого оказывает влияние на развитие атеросклероза, ведет к гипергликемии.

Сложные углеводы, или полисахариды, характеризуются сложностью молекулярного строения и плохой растворимостью в воде. К ним относят крахмал, гликоген, целлюлозу (клетчатка) и пектиновые вещества. Два последних полисахарида относят к пищевым волокнам.

Крахмал. На его долю в пищевом рационе человека приходится до 80% общего количества потребляемых углеводов. Источником крахмала являются зерновые продукты, бобовые и картофель. При средних энергетических затратах (2500-3000 ккал) количество сахара в рационе взрослого составляет 15% от общего количества углеводов, для детей и юношей – 25%. Суточная потребность сахара составляет 50-80 г. Сбалансированное поступление крахмала и сахара в составе пищи обеспечивает благоприятные условия для поддержания нормального уровня сахара в крови.

Гликоген (животный крахмал). Присутствует в животной ткани, в печени до 23% от сырого веса, в мышцах – до 4%. В организме расходуется для энергетических целей. Его восстановление происходит путем ресинтеза гликогена за счет глюкозы крови.

Пектиновые вещества – коллоидные полисахариды, гемицеллюлоза. Различают два вида этих веществ: протопектины (нерастворимые в воде соединения пектина и целлюлозы) и пектины (растворимые вещества). Пектины под действием пектиназы подвергаются гидролизу до сахара и тетрагалактуроновой кислоты. При этом от пектина отщепляется метоксильная группа (ОСН₃), и образуются пектиновая кислота и метиловый спирт. Способность пектиновых веществ преобразовываться в водных растворах в присутствии кислоты и сахара в желеобразную, коллоидную массу широко используется в пищевой промышленности. Сырьем для пектинов служат отходы яблок, подсолнечника и арбузов. Пектины благотворно влияют на процессы пищеварения.

Клетчатка (целлюлоза) по своей структуре весьма близка к полисахаридам. Организм человека почти не продуцирует ферментов, расщепляющих целлюлозу. В небольшом количестве эти ферменты выделяют бактерии нижних отделов пищеварительного тракта (слепая кишка). Клетчатка расщепляется под действием фермента целлюлазы с образованием растворимых соединений, которые активно выводят холестерин из организма. Чем нежнее клетчатка (картофель), тем полнее она расщепляется.

Значение клетчатки состоит:

1) в стимулировании перистальтики кишечника за счет сорбции воды и увеличения объема каловых масс;

2) способности выведения из организма холестерина за счет сорбции стеринов и препятствия их обратного всасывания;

3) в нормализации микрофлоры кишечника;

4) способности вызывать чувство сытости.

Суточная потребность клетчатки и пектиновых веществ составляет около 25 г.

За последнее время роли пищевых волокон (целлюлозы, пектина, камеди, или гумми и других балластных веществ растительного происхождения) в питании стали придавать большее значение. Рафинированные продукты (сахар, мука тонкого помола, соки) полностью освобождены от пищевых волокон, которые плохо перевариваются и всасываются в желудочно-кишечный тракт. Однако не следует забывать, что некоторые виды пищевых волокон удерживают воду в 5-30 раз больше, чем их собственная масса. В результате значительно увеличивается объем каловых масс, ускоряется их передвижение по кишечнику и опорожнение толстой кишки. Последнее крайне полезно для больных с гипомоторной дискинезией и синдромом запора. Пищевые волокна изменяют состав кишечной микрофлоры, увеличивая общее число микробов при одновременном снижении количества кишечных палочек. Важным свойством пищевых продуктов с высоким содержанием пищевых волокон является их низкая калорийность при значительном объеме продукта. Вместе с тем избыточное потребление пищевых волокон может привести к уменьшению всасывания некоторых минеральных веществ (кальция, марганца, железа, меди, цинка).

Основным источником пищевых волокон являются зерновые продукты, фрукты и овощи. Наиболее высоким уровнем пищевых волокон характеризуются ржаной хлеб грубого помола, горох, бобовые, овсяная крупа, капуста, малина, черная смородина. Больше всего пищевых волокон в отрубях. В пшеничных отрубях содержится 45-55% пищевых волокон, из них 28% – гемицеллюлозы, 9,8% целлюлозы, 2,2% пектина. 3/4 всех биологически активных веществ содержится в отрубях.

Лабораторная работа «Углеводы в продуктах питания»

Цель: обнаружение лабораторными методами углеводов в продуктах питания.

1. Обнаружение крахмала

Оборудование и реактивы: пробирки, 1% раствор крахмала, 1% раствор йода в 2% растворе йодида калия.

Ход работы:

В пробирку вносят 10 капель 1% раствора крахмала и 1 каплю 1% раствора йода в йодиде калия. Наблюдается сине-фиолетовое окрашивание.

2. Обнаружение фруктозы (реакция Селиванова)

Открытие кетогексоз, в частности, фруктозы основано на взаимодействии 5-оксиметилфурфурола, продукта дегидротации всех кетогексоз, с резорцином: при нагревании с соляной кислотой и резорцином дают вишнёво-красное окрашивание.

Оборудование и реактивы: пробирки, спиртовка, реактив Селиванова (0,5 г резорцина растворяют в 100 мл 20%-ой соляной кислоты), фруктоза, 1% раствор.

Ход работы:

В пробирку наливают 10 капель реактива Селиванова и 2 капли 1% раствора фруктозы и осторожно нагревают. Появляется красное окрашивание.

3. Обнаружение пентоз

Открытие пентозы основано на взаимодействии продуктов ее дегидратации (производные фурана) с орцином или анилином. В результате получаются окрашенные соединения.

Оборудование и реактивы: пробирки, спиртовка, орциновый реактив (0,25 г орцина растворяют в 125 мл 30% соляной кислоты (относительная плотность 1,15); к раствору добавляют 1 мл 10% раствора хлорного железа), пентоза, рибоза, арабиноза, ксилоза – 1% растворы, анилин, ледяная уксусная кислота.

Ход работы:

В пробирку наливают 10 капель орцинового реактива, нагревают до кипения и быстро добавляют 2-3 капли раствора пентозы. Развивается сине-зеленое окрашивание.

Пробирку с 10 каплями 1% раствора пентозы и 10 каплями HCl_конц. осторожно нагревают до кипения и после охлаждения вносят в неё 5 капель анилина и 5 капель ледяной уксусной кислоты. Раствор окрашивается в красный цвет.

Теоретический материал к лекции

«Минеральные вещества. Роль и значение в питании человека»

Эрисман Ф.Ф. писал: «Пища, не содержащая минеральных солей и удовлетворительная по другим показателям, ведет к медленной голодной смерти, так как обеднение организма солями неминуемо ведет к расстройству питания».

Минеральные вещества участвуют во всех физиологических процессах:

1) пластических – формирование и построение тканей, в построении костей скелета, где кальций и фосфор являются основными структурными компонентами (в организме более 1 кг кальция и 530-550 г фосфора);

2) поддержание кислотно-щелочного равновесия (кислотность сыворотки не более 7,3-7,5), создание концентрации водородных ионов в ткани, клетках, межклеточных жидкостях, придавая им определенные осмотические свойства;

3) в формировании белка;

4) в функциях эндокринных желез (и особенно йод);

5) в ферментативных процессах (каждый четвертый фермент – металлофермент);

6) в нейтрализации кислот и предупреждении развития ацидоза;

7) нормализации водно-солевого обмена;

8) поддержании защитных сил организма.

В теле человека обнаружено более 70 химических элементов, из них более 33 – в крови. Кислотно-щелочное равновесие изменяется под влиянием характера питания. Поступление с пищей (бобовыми, овощами, фруктами, ягодами, молочными продуктами) кальция, магния, натрия повышает щелочную реакцию и способствует развитию алкалоза. Поступление с пищей (мясными и рыбными продуктами, яйцами, хлебом, крупами, мукой) хлор-иона, фосфора, серы увеличивает кислотную реакцию – ацидоз. Даже при смешанном характере питания в организме наблюдается сдвиг в сторону ацидоза. Поэтому необходимо вводить в рацион обязательно фрукты, овощи и молоко.

С учетом вышесказанного минеральные вещества делятся на вещества:

1) щелочного действия (катионы) – натрий, кальций, магний, калий;

2) кислотного действия (анионы) – фосфор, сера, хлор.

Теоретический материал к лекции

«Макро- и микроэлементы, роль и последствия недостаточности»

Условно все минеральные вещества дополнительно делят по уровню содержания в продуктах (десятки и сотни мг) и высокой суточной потребности на макро- (кальций, магний, фосфор, калий, натрий, хлор, сера) и микроэлементы (йод, фтор, никель, кобальт, медь, железо, цинк, марганец и др.).

Кальций – микроэлемент, участвующий в формировании костей скелета. Это основной структурный компонент кости. Кальция в костях содержится 99% от общего его количества в организме. Кальций – это постоянная составная часть крови, клеточных и тканевых соков. Кальций укрепляет защитные функции организма и повышает устойчивость к внешним неблагоприятным факторам. Кальций, являясь элементом щелочного действия, предупреждает развитие ацидоза. Кальций нормализует нервно-мышечную возбудимость (понижение содержания кальция может привести к возникновению тетанических судорог). В биологических жидкостях (плазме, тканях) кальций содержится в ионизированном состоянии.

Обмен кальция характеризуется тем, что при его недостатке в пище он продолжает выделяться из организма в больших количествах за счет запасов. Создается отрицательный баланс кальция в организме. У растущих детей скелет полностью обновляется за 1-2 года, у взрослых – за 10-12 лет. У взрослого человека за сутки из костей выводится до 700 мг кальция и столько же откладывается вновь.

Кальций – трудноусваиваемый элемент, так как в пищевых продуктах он находится в трудно или нерастворимом состоянии. В кислом содержимом желудка рН = 1 кальций переходит в растворимые соединения. Но в тонком кишечнике (кислотность резко щелочная) кальций вновь переходит в труднорастворимые соединения и только под воздействием желчных кислот вновь легко усваивается организмом.

Усвояемость кальция зависит от соотношения его с другими компонентами: жиром, магнием и фосфором. Хорошее усвоение кальция наблюдается, если на 1 г жира приходится 10 мг кальция, поступающего с пищей. Это объясняется тем, что кальций образует с жирными кислотами соединения, которые, взаимодействуя с желчными кислотами, образуют комплексное, хорошо усвояемое соединение.

Отрицательное влияние на всасывание кальция оказывает избыток магния, так как для его усвоения тоже требуется его соединение с желчными кислотами. Таким образом, чем больше поступает в организм магния, тем меньше остается желчных кислот для кальция. Поэтому увеличение количества магния в пищевом рационе усиливает выведение кальция из организма; в суточном рационе магния должно содержаться наполовину меньше, чем кальция. Суточная потребность в кальции составляет 800 мг, а магния – 400 мг.

Содержание фосфора влияет на усвоение кальция. Кальций с фосфором в организме образует соединение Са₃РО₄ – кальциевую соль фосфорной кислоты. Это соединение под действием желчных кислот мало растворяется и всасывается, т. е. значительное увеличение фосфора в пище ухудшает баланс кальция и приводит к уменьшению всасывания кальция и увеличению выведения кальция. Оптимальное усвоение кальция происходит при соотношении кальция и фосфора как 1:1,5 или 800:1200 мг. Для детей это соотношение кальция и фосфора выглядит как 1:1. Процесс окостенения в растущем организме идет нормально при правильном соотношении кальция и фосфора. Так как в пищевом рационе это соотношение часто бывает неоптимальное, то назначают специальные регуляторы (например, витамин D, который способствует усвоению кальция и задержанию его в организме). Важным рахитогенным фактором является и белково-витаминный (полноценный белок и витамины А, В₁ и В₆) баланс. Всасыванию кальция способствуют белки пищи, лимонная кислота и лактоза. Аминокислоты белков образуют с кальцием хорошо растворимые комплексы. Аналогичен механизм действия лимонной кислоты. Лактоза, сбраживаясь в кишечнике, поддерживает значение кислотности, что препятствует образованию нерастворимых фосфорно-кальциевых солей.

Лучшим источником кальция в питании человека являются молоко и молочные продукты. 0,5 л молока или 100 г сыра обеспечивают суточной потребности в кальции. Составляя суточные рационы, необходимо принимать во внимание не столько общее количество кальция, сколько условия, обеспечивающие его оптимальное усвоение. Необходимо учитывать и тот факт, что вода – тоже важный источник кальция. Здесь кальций находится в виде иона и усваивается на 90-100%. Суточная потребность кальция для всех категорий – 800 мг. Детям до 1 года – 250-600 мг, 1-7 лет – 800-1200 мг, 7-17 лет – 1200-1500 мг.

Фосфор – жизненно необходимый элемент. В организме человека содержится от 600 до 900 г фосфора. Фосфор участвует в процессах обмена и синтеза белков, жиров и углеводов, оказывает влияние на деятельность скелетной мускулатуры и сердечной мышцы. Исключительно важны метаболические функции фосфора. Входя в состав ДНК и РНК, он принимает участие в процессах кодирования, хранения и использования генетической информации. Значение фосфора в энергетическом обмене обусловлено не только ролью АТФ, но и тем, что все превращения углеводов (гликолиз, пентозные циклы) происходят не в свободной, а фосфорилированной форме). Фосфор играет существенную роль в поддержании кислотно-щелочного состояния кислотности плазмы крови в пределах 7,3-7,5. Фосфору принадлежит ведущая роль в функции центральной нервной системы. Фосфорные кислоты участвуют в построении ферментов, катализаторов процесса распада органических веществ пищи, создающих условия для использования потенциальной энергии.

Потребность в фосфоре возрастает при физической нагрузке и при недостатке белков в рационе.

Усвояемость фосфора связана с усвоением кальция, содержанием белков в рационе и другими сопутствующими факторами. Соотношение фосфора к белкам составляет 1:40. Фосфор с белками и полиненасыщенные жирные кислоты образуют комплексные соединения, отличающиеся большой биологической активностью. Отсутствие в кишечнике человека фитазы делает невозможным всасывание фосфора фитиновой кислоты, в виде которой находится значительная его часть в растительных продуктах. Эффективность всасывания фосфора зависит от их расщепления кишечными фосфатазами и обычно составляет 40-70%. Фосфор выводится из организма с мочой (до 60%) и калом. Выделение его с мочой увеличивается при голодании и после усиленной мышечной работы.

Наибольшее количество фосфора находится в молочных продуктах, особенно в сырах (до 600 мг), а также в яйцах (в желтке 470 мг). Высоким содержанием фосфора отличаются и некоторые растительные продукты (бобовые – фасоль, горох – содержат до 300-500 мг%). Хорошими источниками фосфора являются мясо, рыба, икра. Суточная потребность в фосфоре составляет 1200 мг.

Магния в организме содержится до 25 г. Его биологическая роль изучена недостаточно. Однако хорошо известна его роль в процессе углеводного и фосфорного обмена. Магний нормализует возбудимость нервной системы, обладает антиспастическим и сосудорасширяющим свойствами, стимулирует перистальтику кишечника, повышает желчевыделение, участвует в нормализации женских специфических функций, снижает уровень холестерина, обладает антибластогенным действием (в местностях, где магний содержится в почве и в воде в больших количествах, меньше смертность от злокачественных новообразований).

Источниками магния являются хлеб, крупа, горох, фасоль, гречневая крупа. Его мало в молоке, овощах, фруктах и яйцах. Суточная потребность для женщин составляет 500 мг, для мужчин – 400 мг.

Сера – структурный компонент некоторых аминокислот (метионин, цистеин), витаминов и инсулина. Содержится преимущественно в продуктах животного происхождения. Суточная потребность в сере составляет для взрослых 1 г.

Велика роль хлорида натрия в питании здорового и больного человека. Организм человека содержит около 250 г хлорида натрия. Более 50% этого количества находится во внеклеточной жидкости и костной ткани, и только 10% – внутри клеток мягких тканей. И, наоборот, ионы калия локализуются внутри клеток. Они отвечают за поддержание постоянства объема жидкости в организме, транспорт аминокислот, сахаров, калия, а также секрецию соляной кислоты в желудке.

Ионы натрия, хлора и калия поступают с хлебом, сыром, мясом, овощами, концентратами и минеральной водой. Выводятся с мочой (до 95%). При этом за ионами натрия следуют ионы хлора.

Богатая калием пища вызывает повышенное выделение натрия. И, наоборот, потребление в большом количестве натрия приводит к потере организмом калия. Выведение натрия почками регулируется гормоном альдостероном. Значительные нарушения баланса хлорида натрия могут возникнуть при поражении надпочечников, хронических заболеваниях почек.

Потребность в суточном рационе хлорида натрия составляет 10-12 г, при работе в горячих цехах, при большой физической нагрузке – 20 г. Бессолевая диета назначается при заболеваниях сердечно-сосудистой системы с нарушениями кровообращения II и III степеней, остром и хроническом нефрите, гипертонической болезни II-III степеней.

Суточная потребность в натрии составляет 4000-6000 мг, в хлоре – 5000-7000 мг, в калии – 2500-5000 мг.

Биомикроэлементы участвуют в кроветворении.

Железо является незаменимой частью гемоглобина и миоглобина. 60% железа сосредоточено в гемоглобине. Другая важная сторона железа – участие в окислительных процессах, так как оно входит в состав ферментов: пероксидазы, цитохромоксидазы и др.

Недостаток железа ведет к железодефицитной анемии. В организме взрослого содержится до 4 г железа (2,5 г из них – в гемоглобине). Железо депонируется в клетках ретикуло-эндотелиальной системы (печени, селезенке, костном мозге). Наиболее богаты железом печень, кровавые колбасы, зернобобовые, гречневая крупа. Всасывание железа в организме затруднено из-за его связывания фитиновой кислотой. Хорошо всасывается железо мясных продуктов. Железо в легкоусвояемой форме в растительных продуктах содержится в чесноке, свекле, яблоках и др.

Потребность в железе составляет 10 мг для мужчин и 18-20 мг в сутки для женщин.

Медь активно участвует в синтезе гемоглобина, входит в состав цитохромоксидазы. Медь необходима для превращения железа в органическую связанную форму, способствует переносу железа в костный мозг. Медь обладает инсулиноподобным действием. Под влиянием приема 0,5-1 мг меди у больных диабетом улучшается состояние, снижается гипергликемия, исчезает глюкозурия. Установлена связь меди с функцией щитовидной железы. При тиреотоксикозе содержание меди в крови повышается. Суточная потребность для взрослых составляет 2-3 мг, для детей раннего возраста – 80 мкг/кг, старшего детского возраста – 40 мкг/кг.

Содержание меди наиболее высоко в печени, зернобобовых, продуктах моря, орехах. Его нет в молочных продуктах.

Кобальт – третий биомикроэлемент, участвующий в кроветворении, что проявляется при достаточно высоком уровне меди. Кобальт влияет на активность фосфатаз кишечника, является основным материалом для синтеза в организме витамина В₁₂.

В наибольшем количестве кобальт содержится в поджелудочной железе и участвует в образовании инсулина. В природных пищевых продуктах его содержание невелико. В достаточном количестве он содержится в речной и морской воде, водорослях, рыбе. Суточная потребность составляет 100-200 мкг.

Биомикроэлементы, связанные с костеобразованием: марганец – 5-10 мг/сутки и стронций до 5 мг/сутки.

Биомикроэлементы, связанные с эндемическими заболеваниями: йод – 100-200 мкг/сутки (эндемический зоб), фтор – предельно допустимый коэффициент в воде составляет 1,2 мг/л, в пище – 2,4-4,8 мг/кг пищевого рациона.

Теоретический материал к лекции

«Витамины. Классификация и роль в организме»

Витамины (от лат. vita – жизнь) – группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

Это особые органические вещества, которые, не являясь источником энергии или строительным материалом для организма, тем не менее, необходимы (в минимальных количествах) для его нормальной жизнедеятельности (и даже для самого существования). Они участвуют в обмене веществ, являются биологическими ускорителями химических реакций, протекающих в клетке, повышают устойчивость к инфекционным заболеваниям, снижают отрицательное влияние различных профессиональных вредностей и т.п.

Витамины обозначаются буквами латинского алфавита (A, B, C, D и пр.); кроме того, они имеют и специальные названия. Все витамины делятся на 2 группы:

1) Водорастворимые:

1. Витамин В₁ (тиамин, антиневритный);

2. Витамин В₂ (рибофлавин);

3. Витамин В₃ (пантотеновая кислота, антидерматитный);

4. Витамин В₆ (адермин, пиридоксин, антидерматитный);

5. Витамин В₁₂ (кобаламин, антианемический);

6. Витамин С (аскорбиновая кислота, антискорбутный);

7. Витамин Н (биотин, антисеборейный);

8. Витамин РР (В₅, никотиновая кислота, антипеллагрический);

9. Фолиевая кислота (Вс, антианемический);

10. Витамин Р (рутин, витамин проницаемости).

2) Жирорастворимые:

1. Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический);

2. Витамин D (кальциферол, антирахитический);

3. Витамин Е (токоферол, витамин размножения);

4. Витамин K (филлохинон, антигеморрагический).

Кроме двух основных групп витаминов, различают витаминоподобные вещества – разнообразные химические вещества, частично синтезирующиеся в организме и обладающие витаминными свойствами. К ним относят:

1. Витамин В₁₅ (пангамовая кислота, стимулятор обмена);

2. Инозит (стимулятор обмена фосфолипидов);

3. Витамин Q (убихинон, коэнзим Q);

4. Витамин U (S-метилметионин, противоязвенный);

5. Липоевая кислота (обмен углеводов);

6. Холин (стимулятор работы печени);

7. Витамин F (комплекс ненасыщенных жирных кислот, регулятор обмена липидов);

8. Парааминобензойная кислота (стимулятор роста, пигментации покровных тканей).

Водорастворимые витамины

Витамин В₁ (тиамин) – кофермент переноса гидроксильных групп. Легко разрушается при тепловой обработке в щелочной среде. Фосфорилированная форма тиамина – тиаминпирофосфат – образуется в организме человека и является предшественником ферментов, которые играют существенную роль в обмене углеводов и, в частности, в процессах декарбоксилирования пировиноградной кислоты.

Недостаток витамина вызывает расстройства нервной системы (полиневриты), сердечно-сосудистые заболевания, мышечную атрофию.

Синтезируется микрофлорой толстой кишки. Находится в мясе (свинина, говядина, птица), яйцах, печени животных, хлебе и хлебопродуктах из муки грубого помола, крупах (необработанный рис, овсянка), проростках пшеницы, рисовых отрубях, горчице полевой, овощах (спаржа, брокколи, брюссельская капуста), бобовых (горох), орехах, апельсинах, в изюме, сливе, черносливе, плодах шиповника; ягодах (земляника лесная, голубика болотная, смородина черная, облепиха крушевидная); пивные дрожжи, водоросли (спирулина, ламинария) и т.д.

Витамин В₂ (рибофлавин) – комплекс витаминов, включающий в себя непосредственно рибофлавин, фолиевую, никотиновую, пантотеновую кислоту. Кофермент переносчиков водорода (оксиредуктаз, дегидрогеназ). Биологически активной формой рибофлавина является флавинадениндинуклеотид, синтезирующийся в организме человека в почках, печени и других тканях. Другое производное рибофлавина – рибофлавин-5-фосфорная кислота встречается в естественном виде в дрожжах. Благодаря им обеспечивается нормальное течение окислительно-восстановительных процессов в организме. Рибофлавин разрушается под действием света, плохо растворяется в воде (растворимость повышается при снижении рН) и в спирте.

Недостаток ведет к остановке роста, выпадению волос, поражению слизистой оболочки, быстрой утомляемости зрения, понижению работоспособности, нарушении синтеза гемоглобина, депрессии и другим расстройствам нервной системы.

Синтезируется микрофлорой толстой кишки. Находится в печени, почках, мясе, рыбе, сыре, молоке, йогуртах, прессованном твороге, яичном белке, дрожжах, листовых зеленых овощах, крупах (гречневая и овсяная), горохе, зародышах и оболочке зерновых культур, хлебе.

Витамин В₃ (пантотеновая кислота) – усиливает процессы регенерации, участвует в белковом и водном обмене, необходим для синтеза коферментов (в метаболизме карбоновых кислот).

Авитаминоз очень редок, т.к. витамин содержится во многих продуктах. Потребность 5-10 мг в сутки, помимо того, что синтезируется микрофлорой кишечника. Относительно много ее в горохе, спарже, ячмене, пшенице, ржи. Применяется при ряде нервных заболеваний, местно – при ожогах и хронических язвах.

Витамин В₆ (пиридоксин, адермин) – групповое название трёх производных пиридина: пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин.

Входит в состав ферментов, влияющих на белковый обмен и участвующих в синтезе и расщеплении аминокислот. Необходим для нормального кроветворения, усвоения жиров, функционирования нервной системы. Недостаток витамина B₆ ведет к нарушению обмена железа, развитию гипохромной анемии, отеков, дерматозов, дистрофических изменений в клетках различных органов, изменений со стороны нервной системы, нередко сопровождающихся судорогами. Пиридоксин назначают при бессоннице, хорее, дрожательном параличе, ряде заболеваний периферической нервной системы, гепатитах, пеллагре (в сочетании с никотиновой кислотой), токсикозе беременных и т.д. Пиридоксин содержат неочищенные зерна злаковых культур, стручки гороха, фасоли, клубни картофеля, овощи. Потребность в сутки – 1,5-3 мг. Повышенная потребность в нем у беременных и пожилых людей.

Витамин В₁₂ (кобаламин) – содержит координационносвязанный кобальт. Обладает антианемическим действием, оказывает влияние на синтез нуклеиновых кислот, белков. У детей стимулирует рост и вызывает улучшение их общего состояния. Глистные инвазии могут полностью лишить организм этого витамина. Содержится в зеленолистных растениях, цельном зерне, проросшем зерне, пивных дрожжах, орехах, мясе, печени, молоке, яйцах. Пекарские дрожжи способствуют разрушению витамина В₁₂. Поэтому, если Вы являетесь вегетарианцем, замените дрожжевой хлеб на пресный или крупы. Суточная потребность – 3 мг. Недостаток ведет к анемии – нарушению кроветворения.

Витамин С (аскорбиновая кислота) – выполняет роль регулятора окислительно-восстановительных процессов и обмена веществ, повышает сопротивляемость организма к инфекциям и свертываемость крови, нормализует проницаемость сосудов, оказывает антитоксическое действие при отравлении многими ядами и бактерицидными токсинами, ускоряет заживление ран.

При ее недостатке понижается биохимическая активность ряда ферментных систем, повышается проницаемость капилляров, ухудшается заживление ран. При скрытых формах недостаточности витамина С наблюдается быстрая утомляемость, мышечная слабость, снижение аппетита, пониженная сопротивляемость инфекциям. Явная недостаточность витамина С – цинга (скорбут) – расшатывание зубов, кровоточивость десен, кровоизлияния в кожу, воспаление слизистой оболочки рта.

Содержится во многих растениях, фруктах, ягодах, овощах. Особенно много ее в сушеных плодах шиповника, красном перце, хрене, петрушке, укропе, смородине. Содержание витамина С значительно снижается при длительной варке продуктов. В целях уменьшения потери витамина овощи следует опускать в кипящую воду. Аскорбиновую кислоту применяют при гипо- и авитаминозах, кровотечениях различной природы, интоксикациях и инфекционных заболеваниях, гемморрагических диатезах, болезнях печени, токсикозе беременных и в других случаях. Витамин С обладает некоторыми защитными свойствами в отношении свинца, сероуглерода, анилина и нитрозамина. Суточная потребность – 60-100 мг.

Витамин Н (биотин) – нужен для обмена жирных кислот и переноса в организме углекислого газа. При его недостатке наступает быстрая утомляемость, мышечные боли, исчезает аппетит. Содержится в сое, горохе, овсяной крупе, яйцах, орехах, пиве, печени. Синтезируется также микрофлорой кишечника. Суточная потребность – 0,15-0,3 мг.

Витамин РР (В₅, никотиновая кислота) – улучшает углеводный обмен, участвует в тканевом дыхании, оказывает сосудорасширяющее действие, положительно влияет на гемодинамику (циркуляцию крови), нормализует секреторную и моторную функцию желудка (лицам с расстройством желудочной секреции и атонией желудка – на заметку), улучшает секрецию и состав сока поджелудочной железы (диабетикам на заметку), нормализует функцию печени, ее антитоксическую функцию.

При ее недостатке поражаются кожные покровы, развивается пеллагра, характеризуемая дерматитом, диареей, деменцией (синдром поражения центральной нервной системы). Никотиновую кислоту назначают при атеросклерозе, болезнях печени, энтероколитах, отравлении сульфаниламидными препаратами, некоторых формах психоза. Содержится в овощах, фруктах, бобовых, злаках, грибах. Суточная потребность – 6,6 мг на 1000 ккал пищи.

Фолиевая кислота – стимулирует кроветворение, предупреждает развитие атеросклероза. Вместе с витамином В₁₂ находится в хромосомах и служит важным фактором размножения клеток. При ее дефиците развивается макроцитарная анемия. Основной источник фолиевой кислоты – зеленые листья растений. Фолиевую кислоту назначают при заболеваниях кроветворной системы, печени (особенно связанных с ожирением), а в сочетании с цианокобаламином – при анемиях, пеллагре, спру, язвенных колитах, крапивнице, глосситах. Суточная потребность – 200 мг.

Витамин Р (рутин) – группа биологически активных веществ – биофлавоноидов. В основе лежит скелет флавона. Их известно около 500, и все они являются продуктами растительного происхождения, в животных тканях эти вещества не обнаружены. Рутин укрепляет капилляры и снижает проницаемость сосудистой стенки. Потому он способствует повышению прочности капилляров. Источники: черная смородина, клюква, вишня, черешня, крыжовник. Суточная норма точно не установлена.

Жирорастворимые витамины

Витамин А (ретинол) – группа веществ (1-ретинол или А₁, 2-ретиналь – А₂, 3-ретиноевая кислота – А₃). Способствует росту и развитию организма, участвует в образовании зрительного пигмента и обеспечивает нормальное зрение, повышает устойчивость организма к инфекциям, некоторым ядам и токсинам, поддерживает функции эпителия кожных покровов и слизистых оболочек. При недостатке ретинола появляется сухость кожи, ломкость ногтей, развивается гемералопия (куриная слепота), поражение роговицы глаза (ксерофтальмия), возможны задержка в росте, развитие камней в почечных лоханках и мочевом пузыре, отмечается задержка реакции Основной источник ретинола – продукты животного происхождения: печень, сливочное масло, яичный белок и др. Ретинол синтезируется и из каротина (провитамина А), содержащегося в растениях. Установлено, что для нормальной жизнедеятельности организма 1/3 суточной потребности в витамине А должна удовлетворяться продуктами, содержащими ретинол, а 2/3 – содержащими каротин. Потребность в витамине А – 1,5 мг/сут. Витамин запасается в печени в виде эфира жирных кислот. Уменьшают запасы витамина А алкоголь, висмут, канцерогены, низкое содержание белка в пище, тепловая обработка. Часть b-каротина превращается в витамин А. Каротин усиливает действие половых гормонов. Исключительно важным фактором в усвоении каротина является наличие в кишечнике желчи. Дети усваивают его хуже, чем взрослые. Как лечебное средство каротин назначают при различных заболеваниях глаз, печени, кожи, атеросклерозе, гипертонии, тиреотоксикозе, инфекционных болезнях. Сырьем для получения каротина являются морковь и тыква.

Витамин D (кальциферол) – регулирует обмен фосфора и калия, влияет на их отложение в костной ткани. Практическое значение имеют эргокальциферол (витамин D₂) и холикальциферол (витамин D₃).

Недостаток витамина приводит к рахиту, размягчению костей, нарушению процессов минерализации костных тканей. Основной источник витамина D – печень рыб, морских животных и рогатого скота, зеленые листья, зерновые проростки, пивные дрожжи, яйца, сливочное масло, молоко. В растениях и грибах есть провитамин D, при облучении ультрафиолетовыми лучами превращающийся в эргокальциферол. Суточная норма людей старше 3-х лет – 100 мг, младше 3-х лет – 400 мг.

Витамин Е (токоферол) – оказывает многостороннее действие на организм. Его недостаток приводит к нарушению обмена веществ, изменениям в нервных клетках, половых железах, скелетных мышцах и другим патологическим изменениям, к бесплодию. Токоферолы принимают участие в обмене белка. Достаточный уровень токоферолов способствует развитию мышц и нормализует мышечную деятельность, предотвращая развитие мышечной слабости и утомления. Эта способность используется в спортивной медицине как средство нормализации мышечной деятельности в период "ударных" тренировок. Способствует нормальному протеканию беременности и развитию плода, а также активно участвует в процессе образовании спермы. Применяется, главным образом, при некоторых заболеваниях сетчатки глаз, мышечной дистрофии и токсикозах беременных. Содержится в растительных маслах, зеленых овощах и зародышах злаков. Суточная норма 12-15 мг.

Витамин K (филлохинон) – повышает свертываемость крови и участвует в образовании протромбина, обладает антибактериальным, антимикробным и болеутоляющим действием. При его недостатке нарушается нормальная свертываемость крови, снижается биосинтез тромбина и других тромбогенных компонентов, повышается проницаемость капилляров. Применяется как кровоостанавливающее и ранозаживляющее средство. У взрослых витамин синтезируется микрофлорой кишечника (до 1,5 мг в сутки), поэтому у них возможны вторичные авитаминозы в результате дисбактериоза или при заболевании кишечника. Часто причиной авитаминоза являются заболевания печени. Витамин К содержится в зеленых листьях салата, крапивы, люцерны, капусты. Основной источник – растительные масла, печень, овощи.

Витаминоподобные вещества

Витамин В₁₅ (пангамовая кислота) – стимулирует работу надпочечников, печени, влияет на обмен кислорода в клетках тканей. Улучшает тканевое дыхание, повышает использование кислорода в тканях и участвует в окислительных процессах, стимулируя их, в связи с чем используется при острых и хронических интоксикациях. Содержится в семенах многих растений. Применяется в общем комплексе лечения атеросклероза, ревматизма, некоторых заболеваний сердца, печени, особенно обусловленных хроническим алкоголизмом. Суточная норма не установлена.

Инозит – обладает выраженным седативным действием, оказывает стимулирующее воздействие на моторную функцию пищеварительного тракта. Содержится в дыне, капусте, моркови, картофеле, свёкле, помидорах, клубнике, особенно много в проросшей пшенице. Суточная норма – 1-1,5 г.

Витамин Q (убихинон) – группа веществ, близкая по строению и функциям к витаминам Е и К. Распространены повсеместно – находятся практически в любых растениях и животных.

Витамин U (S-метилметионин) – способствует заживлению язвы желудка и 12-перстной кишки. При этом нормализуется функция желудка, он оказывает благоприятное влияние на слизистую оболочку желудка, стимулируя процессы регенерации ее клеток. Применяется при хроническом гастрите. При длительном применении (в течение нескольких месяцев) не оказывает отрицательного влияния на печень в отличие от метионина. Длительная тепловая обработка приводит к полной потере данного витамина. Содержится в капусте, свёкле и петрушке.

Липоевая кислота – 1,2-дитиолан-3-валериановая кислота – участвует в окислительном декарбоксилировании в тканях кетокислот – в обмене углеводов. Находится в дрожжах и печени.

Холин – аминоэтиловый спирт. Препятствует жировой инфильтрации печени. Влияет на белковый и жировой обмены, обезвреживает ряд ядовитых веществ. Эффективен в профилактике атеросклероза. Содержится в яйцах, печени, твороге, овсяной крупе и рисе.

Витамин F (ненасыщенные жирные кислоты) – влияет на процессы размножения и лактацию, способствует усвоению жиров, оказывает антисклеротическое действие.

Парааминобензойная кислота – вещество, влияющее на пигментацию, рост и развитие тканей. Суточная норма не установлена.

Теоретический материал к лекции

«Обеспечение организма витаминами.

Витаминная недостаточность и авитаминоз»

Первоисточником витаминов служат главным образом растения. Человек и животные получают витамины непосредственно с растительной пищей или косвенно – через продукты животного происхождения. Важная роль в образовании витаминов принадлежит также микроорганизмам. Витамины поступают в организм животных и человека с пищей, через стенку желудочно-кишечного тракта, и образуют многочисленные производные (например, эфирные, амидные, нуклеотидные и др.), которые, как правило, соединяются со специфическими белками и образуют многие ферменты, принимающие участие в обмене веществ. Наряду с ассимиляцией в организме непрерывно совершается диссимиляция витаминов, причём продукты их распада выделяются наружу. Недостаточность снабжения организма витаминами ведёт к его ослаблению, резкий недостаток – к нарушению обмена веществ и заболеваниям – авитаминозам, которые могут окончиться гибелью организма. Авитаминозы могут возникать не только от недостаточного поступления витаминов, но и от нарушения процессов их усвоения и использования в организме.

При нормальном питании суточная потребность организма в витаминах удовлетворяется полностью. Недостаток и неполноценное питание (несбалансированная диета, болезни, алкоголизм, наркомания, потребление полуфабрикатов) ведет к витаминной недостаточности и даже к авитаминозу.

Авитаминозы – заболевания, развивающиеся вследствие длительного качественно неполноценного питания, в котором отсутствуют соответствующие витамины. При отсутствии витамина С развивается цинга, В₁ – бери-бери, D – рахит, PP – пеллагра. Чаще встречается одновременная недостаточность нескольких витаминов – полиавитаминоз (от греч. poly – много). При неполном исключении витамина из питания (что наблюдается чаще) развиваются стёртые формы заболеваний – гиповитаминозы. Витаминная недостаточность, болезненное состояние, возникающее при полном отсутствии, недостаточном поступлении или повышенном разрушении витаминов в организме. Для более точного определения слову «авитаминозы» добавляют буквенное и цифровое обозначение витаминов (например, авитаминозы A, B₁, В₂, B₆, С, D, Е, К, PP и др.). При недостаточном поступлении витаминов в организм наблюдаются стёртые формы недостаточности витаминов – гиповитаминозы, которые могут длиться годами. При недостаточности одного витамина развивается моноавитаминоз или моногиповитаминоз, одновременно 2-3 или более витаминов – полиавитаминоз или полигиповитаминоз. Для нормальной жизнедеятельности необходимо определенное количество витаминов, которые поступают в организм с пищей или (некоторые витамины) синтезируются бактериями кишечника. Потребность в витаминах у человека значительно увеличивается при тяжёлых физических нагрузках, беременности, кормлении грудью, инфекционных и эндокринных заболеваниях и т.п.

Различают экзогенную и эндогенную витаминную недостаточность.

Экзогенная, или алиментарная (от лат. alimentum – пища, питание), связана с недостаточным содержанием или отсутствием витаминов в пище. В мирное время встречается редко. Чаще всего эта форма витаминная недостаточность обусловлена неправильным хранением продуктов и грубыми нарушениями правил кулинарной обработки пищи, что приводит к разрушению большей части витаминов. Нарушения витаминного обмена при экзогенной форме витаминной недостаточности обратимы; они устраняются витаминизацией пищи. Эндогенная форма встречается наиболее часто. Вызывается она двумя группами причин. Первая включает заболевания, приводящие к повышенному разрушению витаминов в желудочно-кишечном тракте, нарушению их всасывания, подавлению их синтеза в кишечнике. Это наблюдается при гельминтозах, лямблиозе, некоторых заболеваниях печени. Вторая – разнообразные факторы, приводящие к повышенной потребности организма в витаминах или нарушению обмена между витаминами и продуктами расщепления белков, жиров и углеводов (например, при инфекционно-токсических процессах). Витаминная недостаточность развивается постепенно, так как приспособительные возможности организма человека довольно велики, вследствие чего клинические признаки выявляются не сразу.

Профилактика имеет в основном значение при экзогенных авитаминозах и заключается в увеличении производства пищевых продуктов, богатых витаминами, в достаточном потреблении овощей и фруктов, правильном хранении пищевых продуктов и рациональной технологической обработке их на предприятиях пищевой промышленности, общественного питания и в быту. При недостатке витаминов – дополнительное обогащение питания витаминными препаратами и витаминизированными пищевыми продуктами массового потребления.

Лабораторная работа «Обнаружение витаминов в продуктах питания»

Цель: научиться лабораторными методами обнаруживать витамины в пище.

1. Обнаружение витамина В₁ (тиамин) в сером и белом хлебе

Для анализа берут водную вытяжку их серого и белого хлеба и готовят в пробирке диазореактив (в пробирке смешивают 0,5 мл 1% раствора сульфаниловой кислоты и 0,5 мл 5% раствора азотистокислого натрия). Тиамин, реагируя в щелочной среде с диазореактивом, образует соединение красного цвета.

Ход работы:

В две пробирки помещают по 0,5 мл диазореактива. Затем в первую пробирку добавляют 0,5 мл водной вытяжки из серого, а во вторую 0,5 мл водной вытяжки из белого хлеба. Содержимое пробирок перемешивают и в обе вносят по 0,3-0,5 мл 10% бикарбоната натрия.

2. Обнаружение витамина В₆ (пиридоксин) в сером и белом хлебе

В присутствии хлорного железа растворы, содержащие пиридоксин, приобретают красную окраску.

Ход работы:

В одну пробирку помещают 1 мл водной вытяжки из серого хлеба, во вторую – 1 мл водной вытяжки из белого хлеба. В обе пробирки добавляют по 1-2 капли 5% раствора хлорного железа, встряхивают.

Заключение по опытам 1 и 2: сравнив интенсивность окраски растворов, полученных при анализе водной вытяжки из серого и белого хлеба, установить, какой хлеб богаче витаминами В₁ и В₆.

3. Обнаружение витамина С (аскорбиновая кислота) в овощах и фруктах

Для эксперимента отбирают овощи и фрукты, сок которых не имеет интенсивной окраски: яблоки, картофель, капуста, патиссоны, редька и т.д. Из отобранных продуктов готовят сок.

Ход работы:

В пробирки (по количеству объектов исследования + одна дополнительная) наливают 0,5 мл 5% раствора железосинеродистого калия и добавляют по одной капле 5% раствора хлорного железа. Перемешивают. Жидкость во всех пробирках приобретает бурую окраску. Затем последовательно в каждую пробирку вносят:

- в первую – 5 капель раствора аскорбиновой кислоты (эталон); во вторую – 0,5 мл дистиллированной воды; в последующие по 0,5 мл анализируемого сока.

Результаты вносят в таблицу.

4. Качественная реакция на витамин РР (никотиновая кислота)

При восстановлении витамина РР гидросульфитом натрия развивается желтая окраска.

Ход работы:

В пробирки помещают несколько кристалликов витамина РР и добавляют 15 капель 10% раствора бикарбоната натрия. Перемешивают и приливают 15 капель свежеприготовленного 5% раствора гидросульфита натрия.

5. Качественная реакция на витамин Е (α-токоферол)

Витамин Е, окисляясь концентрированной азотной кислотой, образует соединение красного цвета.

Ход работы:

В пробирку наливают 1 мл спиртового раствора витамина Е и добавляют 10 капель концентрированной азотной кислоты. Осторожно встряхивают.

Делают вывод по работе.

Теоретический материал к лекции

«Режим питания как компонент рационального питания»

Понятие «режим питания» включает:

1) количество приемов пищи в течение суток (кратность питания);

2) распределение суточного рациона по его энергоценности, химическому составу, продуктовому набору и массе на отдельные приемы пиши;

3) время приемов пищи в течение суток;

4) интервалы между приемами пищи;

5) время, затрачиваемое на прием пищи.

Правильный режим питания обеспечивает эффективность работы пищеварительной системы, нормальное усвоение пищи и течение обмена веществ, хорошее самочувствие. Для здоровых людей рекомендовано 3-4-разовое питание с 4-5-часовыми промежутками. 4-разовое питание наиболее благоприятствует умственной и физической работе. Между небольшими приемами пищи интервалы могут составлять 2-3 ч. Принимать пищу ранее, чем через 2 ч после предыдущей еды, нецелесообразно. Еда в промежутках между основными приемами пищи «перебивает» аппетит и нарушает ритмичную деятельность органов пищеварения. При быстрой еде пища плохо пережевывается и измельчается, недостаточно обрабатывается слюной. Это ведет к излишней нагрузке на желудок, ухудшению переваривания и усвоения пищи. При торопливой еде медленнее наступает чувство насыщения, что способствует перееданию. Продолжительность еды во время обеда – не менее 30 мин. В первый час после приема обильной пищи возникает сонливость, снижается работоспособность. Поэтому во время перерыва в работе потребляемая пища не должна превышать 35% энергоценности и массы суточного рациона, не включать трудноперевариваемые блюда (жирное мясо, бобовые и др.). В ужине не должно быть продуктов, обременяющих секреторную и двигательную функции пищеварительных органов, вызывающих повышенное газообразование, вздутие кишечника (метеоризм) и ночную секрецию желудка (жареные блюда, продукты, богатые жиром, грубой клетчаткой, экстрактивными веществами, натрия хлоридом – поваренной солью). Последний прием пищи следует осуществлять не позже, чем за 1½ - 2 часа до сна. Он должен составлять 5-10% суточной энергоценности рациона и включать такие продукты, как молоко, кисломолочные напитки, фрукты, соки, хлебобулочные изделия.

Систематические нарушения режима питания (еда всухомятку, редкие и обильные приемы пищи, беспорядочная еда и т.д.) ухудшают обмен веществ и способствуют возникновению болезней органов пищеварения, в частности гастритов. Обильная еда на ночь усиливает возможность (служит фактором риска) возникновения инфаркта миокарда, острого панкреатита, обострения язвенной болезни и других заболеваний.

В рассмотренные основные требования к режиму питания можно вносить изменения с учетом характера и времени (сменная работа) труда, климата, индивидуальных особенностей человека. При высокой температуре воздуха аппетит снижается, секреция пищеварительных желез угнетается, двигательная функция желудочно-кишечного тракта нарушается. В этих условиях можно увеличить энергетическую ценность завтрака и ужина, а энергоценность обеда сократить до 25-30% от суточной. Установлено, что потребность в приеме пищи связана с индивидуальными особенностями суточного биоритма функций организма. У большинства людей увеличение уровня этих функций наблюдается в первую половину дня («утренний тип»). Эти люди нормально воспринимают плотный завтрак. У других людей утром уровень функций организма понижен, он повышается во вторую половину дня. Для них плотный завтрак и ужин должны быть сдвинуты на более поздние часы.

У больных людей режим питания может изменяться в зависимости от характера заболевания и вида лечебных процедур. Министерством здравоохранения установлено для лечебно-профилактических и санаторно-курортных учреждений как минимум 4-разовое питание. Такой же режим желателен в санаториях-профилакториях. Прием пищи 5-6 раз в день необходим при обострении язвенной болезни, холецистите, инфаркте миокарда, недостаточности кровообращения, состоянии после резекции желудка, в послеоперационный период и т.д. При частом, дробном питании необходимо более равномерное распределение энергоценности рациона на завтрак, обед и ужин. При 4-разовом питании легкий 2-й ужин желательней полдника, так как ночной перерыв между приемами пищи не должен превышать 10-11 ч. При 5-разовом питании дополнительно включают 2-й завтрак или полдник, при 6-разовом – оба этих приема пищи. Некоторые больные могут получать небольшое количество пищи и ночью (в случае «голодных» ночных болей при язвенной болезни). Больные, у которых к вечеру повышается температура и ухудшается самочувствие, должны получать не менее 70% суточной энергоценности в утренне-дневные часы. При жаркой погоде можно на 5-10% увеличить энергоценность ужина за счет обеда.

Практическая работа

«Комплексный анализ собственного рациона питания»

Анкета "Наше полезное и безопасное питание"

Перед Вами анкета, позволяющая определить обеспеченность вашего рациона витаминами и микроэлементами. Вам будет предложены варианты ответа на поставленный вопрос, касающийся вашего питания. Вам необходимо выбрать один ответ.

1. Тест на обеспеченность магнием.

2. Тест на обеспеченность калием.

3. Тест на обеспеченность железом.

4. Тест на обеспеченность кальцием.

5. Тест на обеспеченность витамином А и бета-каротином.

5. Тест на обеспеченность витамином D.

6. Тест на обеспеченность витаминами группы В.

7. Тест на обеспеченность витамином С.

8. Тест на обеспеченность витамином Е.

Если на большинство вопросов вы ответили «нет», то ваш организм в достаточной степени обеспечен витамином или микроэлементом.

Самостоятельный анализ собственного рациона.

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

Рекомендации по изменению рациона питания:

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

«Анализ собственного рациона питания»

Цель: проанализировать собственный рацион питания.

Оборудование: таблицы химического состава пищевых продуктов и калорийности, суточной энергетической потребности детей и подростков различного возраста, суточных норм белков, жиров и углеводов в пище детей и подростков.

Ход работы:

1. Вспомните, чем вы питались вчера, занесите в таблицу «Состав суточного пищевого рациона».

2. Опираясь на таблицу «Состав пищевых продуктов» рассчитайте количество белков, жиров, углеводов и общую энергетическую ценность продуктов питания потребленных за вчерашний день.

3. После заполнения таблицы «Состав суточного пищевого рациона» сверьте свои результаты с показателями соответствующим вашему возрасту в таблице «Суточные нормы белков, жиров и углеводов в пище детей и подростков», сделайте выводы.

Состав суточного пищевого рациона

Итого: белков ___, жиров ____, углеводов ___, общая энергетическая ценность _____.

Вывод по собственному рациону и по его коррекции ____________________________

Суточные нормы белков, жиров и углеводов в пище детей и подростков

Суточная энергетическая потребность детей и подростков различного возраста

Состав пищевых продуктов и их калорийность

Конференция «Что мы знаем о диетах?»

Цель: формирование знаний о диетах, диетическом питании.

Задачи:

1. Продолжать формирование умения коррекции собственного рациона питания.

2. Формирование умения анализировать информацию и делать выводы о пользе и вреде диет.

3. Формирование навыка подготовки и рассказа сообщений и создания электронной презентации.

Оборудование: презентации, тетради, ручки.

В ходе конференции необходимо выяснить, что такое диета, для чего они применяются в медицине и чем они отличаются от тех, что публикуются в модных периодических изданиях.

Темы докладов:

1. История диетологии как науки.

2. Диета. История появления популярных диет.

3. Разоблачение (доказательство вреда) одной из популярных диет (диета Аткенсона, «Кремлевская диета», диета П. Брегга, диета по группам крови).

В заключение конференции учащиеся должны сформулировать выводы о том, что такое диета, какое негативное влияние может оказать применение диет из популярных периодических изданий.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гора, Е.П. Экология человека [Текст]: учебное пособие для вузов / Е.П. Гора. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2007. – 540 с.

2. Губорева, Л.Ю. Экология человека [Текст]: практикум для вузов / Л.Ю. Губорева. - М. : Владос, 2003. – 112 с.

3. Жуйкова, Т.В. Экология человека [Текст]: учебник для вузов / Т.В. Жуйкова. - Нижний Тагил : Нижнетагильская государственная педагогическая академия, 2008. –336 с.

4. Лозановская, Н.И Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении [Текст] : учебное пособие для вузов / Н.И. Лозановская. – М. : Высшая школа, 1998. – 287 с.

5. Лукаткин, А.С. Биология с основами экологии [Текст] : учебник для студентов вузов / А.С. Лукаткин. – М. : Академия, 2006. – 400 с.

6. Миронова, И.В. Экологический проект «Антиреклама продуктов питания» / И.В. Миронова // Биология в школе. – 2009. – №7. – С. 57-59.

7. Муровей, Л.А. Экология и безопасность жизнедеятельности [Текст] : учебное пособие для вузов / Л.А. Муровей. – М. : Юнити-донс, 2005. – 236.с.

8. Недорубова, И.В. Урок – исследование по теме «Пищевые добавки и здоровье человека» / И.В. Недорубова // Биология в школе. – №1. – 2007. – С. 30-32.

9. Николайкин, Н.В. Экология [Текст] : учебник для вузов / Н.И. Николайкин. – М. : Дрофа, 2006. – 622 с.

10. Новиков, Ю.Б. Экология окружающей среды и человека [Текст] : учебное пособие для вузов / Ю.Б. Новиков. - М. :Агенство Фаир, 1998. – 320.с.

11. Пивоваров, Ю.П. Радиоционная экология [Текст] : учебное пособие для вузов / Ю.П. Пивоваров, В.П. Михайлев. – М. : Академия, 2004. – 240 с.

12. Прохаров, Б.Б. Социальная экология [Текст] : учебник для студентов вуза / Б.Б. Прохоров. – М. : Академия, 2005. – 416 с.

13. Прохаров, Б.Б. Экология человека [Текст] : учебник для студентов вуза / Б.Б. Прохаров. – М. : Академия, 2008. – 356 с.

14. Скальный, П.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека [Текст] : учебник для вузов / П.В. Скальный. – М. : Владос, 2003. – 216 с.

15. Трушкина, Л.Ю. Общая гигиена с основами экологии [Текст] : учебник для студентов вуза / Л.Ю. Трушкина. – Ростов на дону : Феникс, 2004. – 416 с.

16. Харрисон, Дж. Биология человека [Текст] : Дж. Харрисон, Дж. Уайнер, Дж. Тайнер. – М. : Мир, 1968. – 438 с.

17. Экологические проблемы питания [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://works.tarefer.ru/51/101411/index.html. – Загл. с экрана.

18. Экология человека [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://do.gendocs.ru/docs/index-124839.html. – Загл. с экрана.

19. Экология человека [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.geol.vsu.ru/ecology/ForStudents/5Graduate/HumanEcology/Abstracts. – Загл. с экрана.

20. Эколого-гигиенические проблемы питания населения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ecology-portal.ru/publ/ekologiya-cheloveka/502562-yekologo-gigienicheskie-problemy-pitaniya-naseleniya.html. – Загл. с экрана.

Учебное издание

Калугин Сергей Григорьевич

Шарыпова Надежда Владимировна

Экология питания

Формат 60^х90 ¹/₁₆ Бумага офисная.

Гарнитура Times New Roman.

Усл.печ.л. 5,13 Уч.-изд.л. 3,30 Тираж 50 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета

ФГБОУ ВПО «Шадринский государственный педагогический институт»

641870, Шадринск, ул. К. Либкнехта, 3

87

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ШАДРИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА БИОЛОГИИ И ГЕОГРАФИИ С МЕТОДИКОЙ ПРЕПОДАВАНИЯ

С.Г. Калугин, Н.В. Шарыпова

Экология питания

Методическое пособие

ШАДРИНСК

2013

УДК 57:37.016

ББК 74.262.8-273.2

К176

Рецензенты: Павлова Наталья Владимировна, старший преподаватель кафедры биологии и географии с методикой преподавания Шадринского государственного педагогического института;

Потысьева Наталья Георгиевна, учитель биологии высшей категории, МКОУ "Средней общеобразовательной школы №4" г. Шадринска.

Печатается по решению кафедры биологии и географии с методикой преподавания Шадринского государственного педагогического института (протокол №9) от «2» апреля 2013 г.

Калугин, С. Г.

К176 Экология питания [Текст] : метод. пособие : в 2 ч. / С. Г. Калугин, Н.В. Шарыпова; Шадр. гос. пед. ин-т. – Шадринск: ШГПИ, 2013. – Ч. 2. – 51 с.

В пособие включена программа и примерное содержание элективного курса "Экология питания", список литературы. Методическое пособие предназначено учителям биологии, учащимся 10-11 классов, студентам-биологам и преподавателям вузов.

УДК 57:37.016

ББК 74.262.8-273.2

© Калугин С.Г., Шарыпова Н.В., 2013

© ШГПИ, 2013

Содержание программы элективного курса «Экология питания» …...4

Раздел 3. Антропологические основы экологии питания ………….7

Раздел 4. Загрязнители продуктов питания и их действие

на организм .........................................................................19

Список использованной литературы .....................................................50

Содержание программы элективного курса «Экология питания»

Введение. Значение питания в жизни человека. Цель и задачи курса. Ознакомление с программой курса, с тематикой проектных работ.

Раздел 1. Экология питания как дисциплина

Тема 1. Место экологии питания среди других дисциплин.

История появления экологии питания. Пища как экологический фактор, действующий на человека. Связь экологии питания с экологической антропологией, экологией человека, гигиеной питания.

Тема 2. Понятие адаптации человека.

Адаптация человека. Механизм, этапы, последствия адаптации человека. Адаптация человека к пище.

Практическая работа «Экология человека, адаптация человека».

Раздел 2. Рациональное питание в экологии питания

Тема 1. Рациональное питание в современном мире.

Сбалансированное, рациональное питание. Питание современного человека. Биологически активные добавки как способ решения проблемы не совершенности рациона современного человека.

Лабораторная работа «Качественное определение жиров, катионов натрия, хлорид ионов, крахмала в чипсах».

Тема 2. Энергетика питания.

Энергетическая ценность (калорийность) пищи. Общий, основной и рабочий обмены веществ.

Практическая работа «Вычисление значений общего, энергетического и основного обмена всех членов семьи».

Тема 3. Компоненты пищи и последствия их недостаточности.

Классификация пищевых веществ по А.А. Покровскому. Нутриенты. Белки. Жиры. Углеводы. Минеральные вещества и витамины.

Биологические функции белков. Понятие об азотном балансе. Биологическая ценность белка по аминокислотному составу. Усвоение животных и растительных белков организмом человека. Дефицит белка – глобальная проблема человечества. Сырьё для получения искусственного белка. Пути повышения пищевой ценности продуктов питания.

Лабораторная работа «Белки в продуктах питания».

Состав, строение, классификация жиров. Растительные и животные жиры. Функции жиров в живом организме. Пищевая ценность жиров и масел; проблемы со здоровьем, возникающие при недостаточном или избыточном потреблении жиров. Физиологическая роль холестерина.

Лабораторная работа «Липиды и жиры в продуктах питания».

Биологическая роль углеводов. Источники углеводов в пище. Роль балластных веществ (целлюлоза, пектиновые вещества и др.) в процессе пищеварения и регуляции общего физиологического состояния организма.

Лабораторная работа «Обнаружение углеводов в продуктах питания».

Биологическая роль макро- и микроэлементов. Минеральные вещества в продуктах питания, суточные нормы, последствия алиментарной недостаточности.

Биологическая роль витаминов. Классификация: жирорастворимые и водорастворимые витамины. Минимальная суточная доза витаминов, содержание в продуктах питания. Гипо- и гипервитаминоз, борьба с авитоминозом.

Лабораторная работа «Обнаружение витаминов в продуктах питания».

Тема 4. Режим питания.

Распределение рациона в течение суток.

Практическая работа «Комплексный анализ собственного рациона».

Конференция: «Что мы знаем о диетах?».

Раздел 3. Антропологические основы экологии питания

Тема 1. Зависимость характера пищи от среды обитания.

Взаимосвязь климатических условий и питания человека. Пищевые стратегии в обществах охотников, земледельцев и смешанного типа. Рацион питания и физиологические особенности у эскимосов, донеалетического человека, членов земледельческих общин Гамбии.

Питание населения основных климатических зон и распределение алиментарной недостаточности.

Конференция «Эволюция рациона человека – вчера, сегодня, завтра».

Пища предка человека. Крупные ароморфозы в приготовлении пищи. Использование керамической посуды, огня; приготовление хлеба и алкогольных напитков, изобретение консервов. Индустрия быстрого питания. Пища будущего.

Тема 2. Расовые и социальные различия в питании.

Физиологические и расовые различия и их связь с питанием. Оценка степени влияния генетического фактора, и пищи как алиментарного фактора роста и развития на примере близких групп народности хуту в Руанде, племена масаи и кикуйю в Кении и других примерах. Социальные аспекты питания: сведения об окружающей среде, которыми располагают различные сообщества, сведения о питательной ценности пищевых продуктов, о способах их приготовления, хранения и распределения, ограничения общественного и технического характера, связанные с удовлетворением пищевых потребностей.

Раздел 4. Загрязнители продуктов питания и их действие на организм

Тема 1. Классификация загрязняющих веществ.

Место загрязняющих веществ в классификации пищевых веществ по А.А. Покровскому. Понятие загрязняющих веществ. Радионуклиды, тяжелые металлы, микотоксины, пестициды и гербициды, нитраты, нитриты и их производные нитрозамины, детергенты антибиотики, антимикробные вещества и успокаивающие средства, антиоксиданты и консерванты соединения, образующиеся при длительном хранении или в результате высокотемпературной обработки пищевых продуктов.

Тема 2. Нитраты в продуктах питания.

Признаки присутствия нитратов в овощах и фруктах. Рекомендации по снижению содержания нитратов во время переработки и использования в сыром виде овощей и фруктов.

Лабораторная работа «Определение содержания нитратов в растениях».

Тема 3. Пестициды в продуктах питания.

Экологически чистая сельскохозяйственная продукция. Рекомендации по снижению содержания пестицидов в продуктах питания.

Тема 4. Тяжелые металлы в продуктах питания.

Источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Токсическое действие тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк, хром, кобальт, олово, никель).

Тема 5. Канцерогены в пище.

Способы приготовления пищи, приводящие к появлению канцерогенов (жарение, копчение, гриль, высокотермическая обработка). Практические рекомендации по уменьшению потребления канцерогенов с пищей.

Тема 6. Пищевые добавки как загрязнители продуктов питания.

Классификация пищевых добавок по воздействию на продукты: красители, консерванты, антиокислители, стабилизаторы, эмульгаторы, загустители, усилители вкуса. Список «неразрешенных пищевых добавок» в России.

Практическая работа «Первичная экологическая экспертиза продуктов питания по информации на упаковке».

Тема 7. Нормирование содержания вредных веществ в продуктах питания.

Санитарно-гигиенический контроль продуктов питания. ПДК вредных веществ и пищевые отравления. Причины, этимология пищевых отравлений.

Зачетное мероприятие «Экология питания в нашей жизни» по курсу, включающее конкурс проектов «Антиреклама продуктов питания», обсуждение результатов практических и лабораторных работ.

Раздел 3. Антропологические основы экологии питания

Теоретический материал к лекции

«Зависимость характера пищи от среды обитания»

Значительна роль питания в образовании тех или иных морфофункциональных особенностей популяций и их географической изменчивости. И если у населения высокоразвитых стран уровень питания в основном определяется национальным доходом, то в странах с низким уровнем экономического и культурного развития характер питания зависит помимо этого от традиций, обычаев, а также ландшафтных особенностей среды. И поэтому связь через пищевые цепи с природной средой у населения этих стран более тесная, нежели в высокоразвитых странах с широким кругом торговых связей и, следовательно, обмена продуктами. Примерно то же самое можно сказать и об этнических группах, живущих в странах высокой цивилизации, но в экстремальных условиях и с натуральным типом хозяйства. Поэтому, при изучении связи биологических особенностей человеческих популяций со средой их обитания основным и непременным условием будет обращение именно к этим группам, которые либо в силу каких-то исторических причин, связанных с древнейшими этапами освоения ойкумены, оказались обитателями экстремальных зон, либо, опять-таки в силу каких-то исторических событий – за пределами основных центров современной цивилизации. Это не значит, что население высокоразвитых стран, а также умеренной климатической зоны совершенно свободно от влияния факторов среды.

Человеческие экосистемы разнообразны, поскольку разнообразны пищевые ресурсы. Для оценки особенностей питания необходим анализ ключевых типов питания. Можно выделить главные отличия трех основные группы 1) охотничьи и пастушеские сообщества; 2) земледельческие группы; 3) сообщества занятые одновременно земледелием и животноводством.

В первой пищу можно охарактеризовать преимущественно белковой, во второй преимущественно углеводной с низким потреблением белков, а в третьей – смешанной. Отмеченные главные различия лишь приблизительно характеризуют диету. Первичные источники основных пищевых веществ в пределах каждой категории чрезвычайно разнообразны. Высокое содержание белка может обеспечить мясо диких и домашних животных; содержание жиров в такой пище может быть либо высоким, либо низким.

Диета примитивных сообществ обеспечивает необходимый минимум пропитания – сообщество обеспечивает себя продуктами питания из окружающей среды в течение года. В экосистемах существует зависимость от естественной последовательности источников пищи, не всегда достаточно надежных, особенно в примитивных сообществах. Как общества, занятые сельским хозяйством, так и охотничьи племена и собиратели часто испытывают острую нехватку продовольствия. С точки зрения удовлетворения повседневных энергетических потребностей пища охотников и собирателей плодов гораздо менее надежна, чем при разумно организованном земледелии.

Циклический и ненадежный с точки зрения питания характер этих двух главных типов хозяйства, связанных с добыванием пищи, можно рассмотреть на примере эскимосов-охотников и крестьянской общины в Гамбии. В обоих случаях имеется явная зависимость от сезонной последовательности источников пищи – появления определенных пород арктических животных или созревания тех или иных сельскохозяйственных культур.

Зимой эскимосы Канады, живущие к северу от Гудзонова залива, охотятся на тюленей. Убитый тюлень почти полностью употребляется в пищу; кровь и печень идут в пищу в первую очередь, а жир и внутренние органы съедают лишь при самых неблагоприятных обстоятельствах в период острой нехватки пищи. В весенний период открывается охота на моржей. Всё животное, за исключением содержимого желудка, съедается. В это время года эскимосы запасают в ледяных колодцах большие количества различных пищевых продуктов и ворвани. Летом появляется растительность, и вдали от берега эскимосы устраивают засады на диких оленей в период их ежегодной миграции. Олени питаются мхом и лишайником. Эскимосы съедают кислое, богатое ферментами содержимое желудка оленей. Эскимосы охотятся и на других наземных животных – волков, зайцев, уток и гусей, а также ловят лососевых рыб. В весеннее время эскимос перестает быть исключительно плотоядным: ягоды (брусника, клюква), различные корни и молодые побеги карликовых ив входят в его ежедневный рацион.

Отличительная особенность данной охотничьей диеты – высокое содержание белков и жиров и низкое содержание углеводов. Организм получает в достаточном количестве железо, витамины А, В и С, много витамина D. При таком питании ежедневно или на каждый прием пищи должно приходиться большое количество мяса, исключительная способность эскимосов и якутов съедать до 10 кг мяса или даже больше за один прием. Зимой нередко наступает голод, когда затруднен доступ к источникам пищи и погодные условия препятствуют охоте.

Эскимосы не страдают рахитом, цингой или другими авитаминозами, болезнями белковой недостаточности. Имеются данные о болезнях, обусловленных недостаточностью йода – эндемический зоб.

Примером примитивных земледельцев является крестьянское сообщество Гамбии. Основной род пищи – злаки: финди, маис, рис, камышовое просо, сорго следуют друг за другом в течение года. Финди – ранняя кормовая культура – имеет зерна примерно такого же размера, как семена злаковых трав, и используется в пищу, начиная с июля, вскоре после сбора урожая. Наиболее распространенная культура – рис; рис едят всё время, пока имеются его запасы. Приблизительно в апреле, когда запасы истощаются, главными продуктами питания становятся просо и сорго. Рис едят в виде цельных зерен, другие злаки перемалывают в муку, причем выход муки варьирует от 70 до 85%. Молоко и яйца относятся к редким продуктам. Таким образом, в ежедневный рацион входят преимущественно углеводы, и лишь небольшое количество мяса и сушеной рыбы, земляные орехи и бобы, в определенное время года – зелень и фрукты.

Отличие диеты земледельцев гамбийцев от диеты охотников-эскимосов очевидно. Наиболее серьезное последствие такой диеты – белковая недостаточность, поэтому в Гамбии широко распространены квашиоркор и цирроз печени. Азотистый баланс в организме поддерживается на очень низком уровне: общее выделение азота с мочой примерно вдвое меньше, чем у американских детей. Хорошо известно, что народы, главным пищевым продуктом которых является маис, страдают от недостатка витамина В. У них часто встречается пеллагра и хейлоз. У народов, питающихся рисом, весьма часты случаи бери-бери и различных стоматитов. Организм испытывает недостаток в железе и кальции. Алиментарная недостаточность особенно четко проявляется, когда ребенка отнимают от груди. До этого, несмотря на то, что пища матери бедна белками, молоко остается полноценным, а содержание белка в нем высоким. Однако увеличение продолжительности кормления грудью до 3-4 лет приводит к прогрессирующему ухудшению качества молока. Отнятие ребенка от груди не всегда исправляет положение, так как пища ребенка теперь состоит почти целиком из углеводов – жидкой каши и пюре. На такой диете ребенок продолжает испытывать хронический недостаток белка.

Характерные трудности первобытных земледельцев, связанные с питанием, особенно резко проявляются в «голодный сезон», когда взрослые теряют в весе, рост детей замедляется, и появляются клинические симптомы алиментарной недостаточности.

В период от марта до мая у деревенских жителей нет интенсивной работы. Вес тела остается стационарным. Источников энергии хватает, чтобы поддерживать равновесие, соответствующее небольшому расходу энергии. В мае крестьяне начинают расчищать землю, готовясь к дождливому сезону, и расход энергии возрастает. Тяжелая работа начинается в июне, увеличивается как потребление, так и расход энергии. Из-за недостаточного питания в это время года расход энергии превышает ее поступление; начинается потеря в весе. В сентябре и октябре энергия, затрачиваемая в процессе производства сельскохозяйственных продуктов, уменьшается, но вместе с тем уменьшается и ее поступление в организм. Вес тела продолжает падать. В ноябре расход энергии близок к минимуму; выполняемая в это время работа наименее интенсивна. Источники питания становятся обильнее, увеличивается количество продуктов, и потребление энергии начинает превышать ее расход. В течение ноября, декабря, января и февраля вес тела возрастает: все сельскохозяйственные работы к этому времени заканчиваются, а продовольствие имеется в достатке благодаря недавно собранному урожаю.

В период от начала июля до конца октября организм должен восполнять дефицит энергии за счет собственных запасов. Используя исключительно эти запасы, организм может поддерживать равновесие между количеством поступающих и расходуемых калорий.

Пастушеские племена и народы, также испытывают сезонную нехватку продовольствия. В Судане за коротким влажным сезоном следует продолжительная засуха, во время которой становится очень трудно вести выпас скота. Вскоре после начала дождей положение меняется: скотоводы получают достаточно молока и зелени, а несколько позже и зерна, так как многие, из них один раз в год снимают урожай зерновых.

Сильные и слабые стороны питания для различных видов экосистем очевидны. Недостатки диеты охотников заключаются не в составе пищи, а в ее количестве, связанном с ненадежностью источников питания. К особенно тяжелым последствиям ведет низкая калорийность пищи одновременно с алиментарной недостаточностью. В противоположность скотоводам у земледельцев пища более надежна с точки зрения поступления энергии. Однако в качественном отношении она часто неполноценна вследствие сезонных трудностей и высокого содержания углеводов. Лишь при наличии надежной системы водоснабжения и орошения можно достичь существенного улучшения условий питания. Зависимость от нескольких главных зерновых культур может быть в этом случае даже более выраженной со всеми вытекающими отсюда последствиями, связанными с недостатком белков, минеральных солей и витаминов. Преимущество смешанных типов хозяйства не подлежит сомнению.

Конференция

«Эволюция рациона питания человека – вчера, сегодня, завтра»

Цель: формирование знаний об историческом развитии рациона питания человека.

Задачи:

1. Формирование знаний о питании человека на разных этапах эволюции.

2. Формирование умения анализировать информацию и делать выводы.

3. Формирование навыка подготовки и рассказа сообщений и создания электронной презентации.

Оборудование: компьютер, проектор.

Подготовительный период: учащимся за 2 занятия были предложены темы сообщений.

Анализируя всё многообразие факторов, влияющих на рацион питания с момента возникновения человекообразных существ и до настоящего времени, всё их многообразие можно свести к трем основным группам факторов:

• территориально-климатическим,

• социально-экономическим,

• культурно-этническим.

В ходе конференции рассмотрим в хронологическом порядке изменение пищевого рациона человека, питание древних людей, античных и средневековых людей, современного человека и питание недалекого будущего.

Темы докладов:

1. Рацион питания человека на ранних этапах эволюции.

2. Влияние «неолитической революции» на рацион древнего человека.

3. Пища античного человека.

4. Пища средневекового человека.

5. Питание человека в индустриальном обществе.

6. Проблемы питания современного человека.

7. Питание человека в будущем.

В заключение конференции учащиеся должны сформулировать выводы о том, как изменялось питание человека, и как это повлияло на человеческий организм.

Теоретический материал к лекции

«Питание населения основных климатических зон и распределение алиментарной недостаточности»

Большинство этнических групп тропического пояса занимается земледелием и употребляет в пищу главным образом продукты своего труда. Группы, в рационе которых мясо играет значительную роль: в Африке это галла – скотоводы Кении; нилотские народы Восточного Судана (динка, шиллук, нуэр, ануак, луо, бари и др.); в Руанде – батутси, а также охотничьи племена пигмеев; в Восточной Тропической Африке – нилотские народы (масаи и сукума – кочевники-скотоводы), сангаи – полукочевники-скотоводы, немногие племена банту, у которых наряду с земледелием развито и скотоводство. В Юго-Западной Африке у банту Анголы в зоне засушливых саванн и полупустынь земледелие сочетается со скотоводством, у готтентотов существуют многовековые скотоводческие традиции. Наконец, в Бечуаналенде (пустыня Калахари) основное занятие населения – скотоводство.

Значительное место в питании занимает мясо в штатах Уттар-Прадеш, Ассам, Андхра-Прадеш, Тамилнад. Надо отметить, что его едят преимущественно представители так называемых «средних» и «низших» каст. Большая роль в рационе питания принадлежит мясу у никобарцев.

В основном же белки животного происхождения поступают в пищу коренного населения Индии либо с молоком, употребление которого значительно, либо с рыбой.

Среди американских индейцев тропического пояса нет групп, у которых мясо играло бы сколько-нибудь значительную роль в рационе. То же самое относится к папуасам Новой Гвинеи и австралийцам.

Количественные характеристики рациона питания населения тропических широт достаточно убедительно свидетельствуют о преобладании растительной пищи.

Колумбия включается в зону белковой недостаточности.

Питание индейцев Центральной Америки характеризуется примерно такими же чертами. Весьма близкая ситуация наблюдается у коренного населения острова Барбадос.

В питании большинства африканцев много черт сходства с питанием индейцев Америки: низкое среднесуточное содержание калорий, белков и жиров, высокое – углеводов. Весьма примечательно, что чрезвычайно сходный уровень питания наблюдается в гамбийской деревне, в горных, предгорных, равнинных, а также городских районах Ньясаленда, в Республике Чад. Редким исключением является питание масаев, употребляющих в пищу мясо зебу и очень жирное их молоко. Дневной рацион масаев содержит около 3000 калорий, 66% – за счет жира, что превышает уровень, типичный для населения США и североевропейских стран.

В целом же территория Африки относится к зоне белкового недоедания.

Сен Гупта, рассматривая диету коренного населения Индии, отметил, что основная масса калорий образуется за счет злаков (98%); мясо и рыба дают лишь 0,5-0,6%.

Диета папуасов Новой Гвинеи отражает основные черты питания коренного населения тропических широт в форме максимального их проявления. Это очень низкая общая калорийность, чрезвычайно низкое количество животных белков и даже более низкое, чем у других тропических групп, содержание углеводов.

За исключением никобарцев, все тропические группы показали уменьшение общего количества калорий, белков и жиров в рационе. Количество углеводов, за исключением диеты никобарцев, находится либо на уровне, рекомендованном для популяций умеренного климатического пояса, либо приближается к нему. У никобарцев количество углеводов в диете превышает рекомендованный уровень. Значительно ниже, чем у прочих, уровень кальция в диете населения тропиков. У никобарцев, как и в остальных случаях, количество кальция в пище выше. Уровень железа в диете тропических аборигенов либо соответствует рекомендованному, либо превышает его, как это имеет место в Африке, Индии и на Большом Никобаре.

Более высокое, содержание в диете витамина С обнаруживается у всех групп, за исключением населения Индии. Примерно то же самое наблюдается и в содержании витамина А. Для диеты тропических аборигенов характерно пониженное содержание никотиновой кислоты и рибофлавина (витамин Е₂). Содержание же тиамина (витамин B₁), за исключением диеты населения Антильских островов и Африки, превышает контрольный уровень.

Недостаток питательных веществ в диете коренного населения тропиков в некоторой мере компенсируется избытком микро- и макроэлементов и витаминов, принимающих активное участие в процессах обмена веществ.

В умеренном поясе в питании каждой из изученных популяций большой процент занимают продукты местного происхождения. По соотношению белков, углеводов и жиров в рационе питания, диету исследованных русских и таджикских групп можно назвать углеводно-белковой, а камчатских – белково-углеводной.

Установлено, что в рационе коренного населения Севера свыше 35-40% калорий образуется за счет белков, тогда как для населения умеренного климата количество «белковых» калорий составляет 12-15%.

Эскимосы Гудзонова залива в среднем потребляли в день 343 тонн моржового мяса, 114 г жира и 208 г хлеба. Когда в рацион входила свежая оленина, то потребление мяса составляло от 570 до 1110 т, но в соответствии с этим менялось соотношение жиров и углеводов. В среднем в период питания моржовым мясом калорическая ценность среднесуточного пищевого рациона составляла 2500 ккал, в период питания олениной – 3250 ккал, причем в первом случае за счет жира образовывалось 1000 ккал, во втором – 2700 ккал.

Пища коренного населения Чукотки в прошлом состояла из оленины, мяса морского зверя, рыбы, которые часто употреблялись в сыром виде. По наблюдениям Н.В. Слюнина, чукчи употребляли в пищу 18 видов растений.

Сейчас в их рацион питания входят и завозные продукты – хлеб, сахар и масло. В.В. Ефремовым выявлена хроническая недостаточность витаминов, костеобразующих минералов и микроэлементов. Сопоставление диет чукчей тундровых и береговых выявило, что питание тундровых жителей отличается большим содержанием белков животного происхождения, углеводов и калорий. В целом же рацион питания коренного населения Чукотки отличается высоким содержанием калорий, белков и жиров – более высоким, чем которое характерно для эскимосов Аляски и Гренландии, а также арктических индейцев.

Оценка питания лесных ненцев, находящихся в оленеводческих бригадах, произведенная нами, показала высокий калорический уровень, очень высокое содержание белков (от 600 до 800 г оленины в день на человека) и недостаток животных жиров (употребляют b пищу преимущественно растительное масло), кальция и витаминов. В питании ненцев, живущих в поселках, довольно значителен процент завозных продуктов, оленеводы же сохраняют более или менее традиционный рацион питания. В рационе ненцев, так же как и у коренных жителей Чукотки, обнаруживается недостаток витаминов.

Специфика питания арктических жителей – с избытком белков и жиров и с недостатком углеводов – особенно ярко ощущается при сравнении с диетой тропических аборигенов. Это как бы два противоположных полюса.

Теоретический материал к лекции

«Физиологические и расовые различия, их связь с питанием»

Различия в физических признаках, размерах тела, форме и размерах лица и черепа не всегда результат действия генетического фактора. Данные признаки можно объяснить влиянием факторов внешней среды, в частности питания. Наблюдение над близнецами показывает, в какой мере различия в росте или весе могут быть связаны с негенетическими причинами. Физические изменения, связанные с миграцией, вскрывают те же тенденции, какие обнаруживают группы, сходные в расовом отношении, но находящиеся в различных условиях обитания. Обычно мы лишь косвенным путем можем установить, что питание – вероятная причина физических различий.

Представители двух генетически близких групп народности хуту в Руанде, резко различающихся по характеру питания, заметно отличаются друг от друга средними размерами тела. Более высокий рост, крепкое телосложение, большая выносливость сикхов – народности, проживающей в северной Индии, – по сравнению с мадрасцами, населяющими южную Индию, по-видимому, непосредственно связаны с более высоким содержанием белка в рационе сикхов, состоящем из мяса, молока и молочных продуктов, тогда как пища мадрасцев – в основном вегетарианская. Мак-Каррисон провел эксперименты на крысах; те из них, которые получали пищу сикхов, весили в среднем 250 г, а получавшие рацион мадрасцев – 155 г. В двух обследованных генетически близких популяциях хуту в Руанде жители более плодородных и богатых областей весили в среднем на 7 кг больше, чем жители бедных районов, и соответственно имели большие размеры грудной клетки и бедер.

Племена масаи и кикуйю в Кении. Земледельцы кикуйю употребляют в пищу злаки, клубни некоторых растений и бобы. Масаи – скотоводы: в их рацион входит мясо, молоко, кровь буйволов. В физическом отношении эти две группы, живущие рядом в одних и тех же природных условиях, заметно отличаются друг от друга. Представители племени масаи на 7-8 см выше, а вес их на 10 - 11 кг больше, чем у их соседей из племени кикуйю. Это различие – прямое следствие существенных различий в их диете. В рационе масаи достаточно белков животного происхождения, а племя кикуйю живет в условиях почти постоянного белкового голодания.

Различия в весе и росте жителей Шри Ланки зависят не от их расового происхождения, а от экономического и социального положения. Рост 15-летних мальчиков из зажиточных слоев общества на 12,5 см выше, а вес на 9 кг больше, чем у мальчиков того же возраста из бедных слоев. Различия в физических признаках у лиц, принадлежащих к двум разным общественным группам, гораздо больше, чем различия между племенами масаи и кикуйю. Мальчики особенно быстро растут в возрасте от 5 до 8 лет, но темпы роста выше для мальчиков из зажиточных слоев. Мальчики из бедных слоев особенно сильно отстают от своих товарищей в 11-14 лет и лишь отчасти компенсируют это отставание в старшем возрасте.

Полноценное питание – фактор, который оказывает большое влияние на рост и другие размеры тела. В то же время многие физические признаки и пропорции тела остаются неизменными при изменении диеты. Таково, например, соотношение длины рук и ног у негров. Дети японцев, живущих в Калифорнии и питающихся так же, как американцы, растут гораздо быстрее, но сохраняют отношение роста сидя к общему росту, характерное для японцев, родившихся в Японии.

Теоретический материал к лекции

«Социальные аспекты питания»

Процесс производства, охоты или собирательства пищи носят общественный характер. Ответственность родителей за сохранение потомства является частью данного процесса, поскольку дети в течение многих лет полностью зависят от родителей. Питание как биологический процесс определяет в большей мере, чем любая другая функция, характер общественных групп и формы, которые принимает их деятельность. Из вопросов социальных аспектов питания рассмотрим: 1) сведения об окружающей среде, которыми располагает данное сообщество, 2) сведения о питательной ценности пищевых продуктов, о способах их приготовления, хранения и распределения, 3) ограничения общественного и технического характера, связанные с удовлетворением пищевых потребностей.

Большинство первобытных или находящихся на примитивной стадии развития сообществ имеет прекрасное представление о пищевых ресурсах окружающей среды, хорошо знает, что съедобно, а что ядовито. У аборигенов Австралии есть имена для всех видов ботанических ассоциаций, для любого дерева или растения. Они могут подробно описать все стадии уборки урожая в любое время года. О том, насколько хорошо охотники знают дичь и ее повадки, мы можем судить, наблюдая мимику и жесты в танцах бушменов или изучая наскальные рисунки древних народов.

Человеку наших дней покажется необычной и даже неприятной пища многих примитивных групп. Пища, которую мы считаем неполноценной, содержит много полезных веществ, жиров, белков и витаминов. В рацион бушменов входят личинки насекомых, гусеницы, лягушки, змеи, ящерицы, саранча, муравьи и термиты.

Ряд других примеров, относящихся к разным типам экосистем, приводит Боденгеймер. Он показывает, что особо важным элементом пищи являются насекомые. Для многих народов Западной Африки важным источником белка, жиров и калорий служат термиты.

Известно более 400 видов ядовитых растений. Примером тех познаний, которыми обладает народ, находящийся на доисторическом уровне развития, о свойствах негодных в пищу и ядовитых веществ, может служить «детоксикация» клубней маниоки, проводимая индейцами Амазонки. Эти клубни содержат цианистый водород. «Детоксикация» состоит в том, что разрезанные ломтиками клубни пропитывают особым раствором; при этом цианистый водород обезвреживается; затем мякоть высушивается и растирается в порошок.

Способы приготовления пищи у многих племен и народов весьма существенны с точки зрения сохранения или даже улучшения питательных свойств пищи. Листья баобаба в африканских странах, употребляемые для приготовления супа, высушивают в тени, а не на солнце, что обеспечивает сохранение в них витаминов. Многие богатые ферментами пищевые продукты, например пиво из дурры (Мексика), имеют большую ценность как источники минеральных солей и как противоцинготные средства.

Существуют, такие традиции и верования в отношении отдельных видов пищи, которые оказывают неблагоприятное влияние на организм. В некоторых странах, например, свежее коровье молоко и рыба считаются неподходящей пищей для молодых людей. Культ риса в ряде стран настолько велик, что его вводят в пищу ребенка уже через несколько дней после рождения, вызывая расстройства пищеварения. У различных племен широко распространена практика табу на определенные виды продуктов.

Одна из распространенных причин неполноценного питания – неэффективное или неумелое использование пищевых ресурсов. В некоторых районах Африки рогатый скот – символ богатства и власти и животных используют главным образом как производителей молока, а не мяса. Из-за плохого хранения продуктов или даже полного отсутствия необходимых помещений значительная часть собранного урожая во многих крестьянских сообществах портится.

В годовом сельскохозяйственном цикле рост производства может тормозиться под действием различных факторов. Экономика Гамбии служит примером устойчивости экологического равновесия и трудностей в достижении радикальных сдвигов в сторону более высокой производительности труда. Дожди выпадают между июнем и октябрем нерегулярно. Сев проводится вскоре после начала дождей в очень короткий срок. Дожди бывают проливными, и какие-либо работы в поле во время ливней невозможны. Вследствие этого ограничивается число рабочих дней в указанные месяцы. Религия запрещает проведение работ также и в дни религиозных праздников. В остальные дни июня и июля крестьянин вынужден работать с чрезмерной нагрузкой – общий расход энергии достигает 14230 кДж в день. Однако в это же время года ощущается нехватка продовольствия, организм теряет в весе, и быстро наступает переутомление. В июле сказывается отрицательная роль и других неблагоприятных факторов; под влиянием теплового излучения, высокой температуры воздуха и большой влажности средняя температура достигает 27°С.

Процедура, связанная с приемом пищи, может быть сложной: завтрак, обед, ужин нередко проходят в различных, особо отведенных для этого строениях или хижинах. Это связано с обычаями гостеприимства, родственными отношениями и т.д. У зулусов первыми по традиции обедают мужчины, затем женщины и, наконец, – дети. С точки зрения питания важны также празднества и другие церемонии, когда людям предоставляется возможность потребления избыточного количества продуктов, богатых белком и витаминами.

Раздел 4. Загрязнители продуктов питания

и их действие на организм

Теоретический материал к лекции

«Общее понятие о загрязняющих веществах»

В рассмотренной ранее классификации пищевых веществ А.А. Покровского можно выделить непищевые компоненты – вещества не имеющие пищевой ценности.

Непищевые компоненты:

• защитные компоненты;

• вкусовые и ароматические вещества;

• компоненты пищи, неблагоприятно влияющие на организм человека.

В медико-биологических требованиях и санитарных нормах качества продовольственного сырья и пищевых продуктов приводится следующее понятие. Пищевые добавки – природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью придания им заданных свойств и не употребляемые сами по себе в качестве пищевых продуктов или обычных компонентов пищи. Чужеродными веществами называют такие вещества, которые по своим свойствам и количеству, а также по своей природе или вследствие способов физической обработки продуктов не свойственны этим продуктам, но употребляются вместе с ними в качестве их составной части во время еды, питья, в процессе курения или нюхания. Пищевыми добавками называют вещества или смеси веществ, добавление которых в продукты питания закономерно по составу или содержанию питательных веществ. Эти добавки должны быть получены из пищевого сырья с применением пищевой технологии. Витамины, провитамины, приправы, ароматические и вкусовые вещества естественного происхождения, вещества, имеющие аналогичную химическую структуру.

Загрязняющими соединениями называют вещества, оказывающие токсикологическое или биологическое воздействие на организм человека. Чужеродные вещества, по данным Л. Росивал, Р. Энгст и А. Соколой, классифицируют на специально добавленные и случайно содержащиеся в продуктах питания.

Специально добавленные вещества являются составными частями пищевых продуктов и предназначены для употребления. К важнейшим из этой группы относятся вещества с антимикробным действием, пищевые красители, вкусовые ингредиенты и вещества, улучшающие товарный вид и способствующие сохранению пищевых продуктов. Случайно содержащиеся в продуктах соединения попадают в продукты в виде загрязнений из сырья, тары или в результате обработки, и присутствие их в пищевых продуктах не является обязательным. К ним относятся остатки вспомогательных материалов, применяемых при получении или переработке пищевых продуктов, но не предназначенных быть их составными частями. В большинстве случаев имеют в виду посторонние примеси химической природы.

К загрязнениям из окружающей среды относятся радиоактивные и ядовитые отходы промышленности, транспорта и домашнего хозяйства, попадающие через воздух, воду и почву на продукты питания или проникающие в них при хранении. Загрязнения компонентами упаковочных материалов – загрязнения от металлической тары (свинец, олово), от пропитанной бумаги или от дерева. Такие загрязнения часто переходят в продукты питания.

Проблема загрязнения микроорганизмами усугубилась, когда установили, что плесень содержит высокотоксичные соединения. Бактериальные токсины, такие как токсин Cl. botulinum и другие продукты обмена ряда патогенных микроорганизмов, могут представлять собой смертельную опасность для человека. Установлена токсичность условно патогенных микроорганизмов, таких как кишечная палочка, молочнокислый стрептококк.

Остатки сельскохозяйственных ядохимикатов. Они представляют собой наиболее значительную группу загрязнителей, так как присутствуют почти во всех пищевых продуктах. Пестициды и гербициды, проникающие в продукты в результате мероприятий по защите растений и борьбе с вредителями, или удобрения, поступающие в растения из почвы, подвергаются часто биохимическим превращениям, что затрудняет их обнаружение и осложняет раскрытие механизма их воздействия на организм человека.

Прочие загрязнения. Имеется ряд трудно поддающихся классификации химических препаратов, например, моющие средства или другие санитарные препараты, которые попадают в пищу в виде следов. Вторичные продукты могут появляться вследствие химических и термических процессов, при облучении и применении биологических методов обработки пищевых продуктов.

Такая классификация чужеродных веществ не всегда правомерна с точки зрения воздействия на организм человека, так как нитриты могут случайно попасть в мясо при кормлении животных нитратными кормами, а могут быть специально добавлены в колбасу для придания ей цвета. Но воздействовать на организм человека они будут одинаково. Поэтому предлагается другая классификация загрязняющих веществ, в зависимости от химической природы соединений и их воздействия на организм человека.

Все загрязняющие соединения разбиты на девять групп. К первой группе относят радионуклиды, которые могут попасть в пищевые продукты случайно или в результате специальной обработки. Ко второй группе относят тяжелые металлы и другие химические элементы, которые в концентрациях выше физиологической потребности вызывают токсическое или канцерогенное воздействие на организм человека. Основную массу загрязняющих тяжелых металлов и соединений составляют: фтор, мышьяк и алюминий, а также хром, кадмий, никель, олово, медь, свинец, цинк, сурьма и ртуть. К третьей группе относят микотоксины – соединения, накапливающиеся в результате жизнедеятельности плесневых грибов. Как правило, грибы развиваются на поверхности пищевых продуктов, а продукты их метаболизма могут проникать и вовнутрь. Сегодня известно свыше 100 микотоксинов, но наиболее известны афлатоксины и патулин. В четвертую группу включают пестициды и гербициды. Эти соединения используются для защиты растений в сельском хозяйстве и попадают чаще всего в пищевые продукты растительного происхождения. В настоящее время известно более 300 наименований пестицидов и гербицидов. В пятую группу относят нитраты, нитриты и их производные нитрозамины. Соединения азотной и азотистой кислот в нашем организме не метаболируются, поэтому их поступление приводит к нарушению биохимических процессов в организме в виде токсических и канцерогенных проявлений. К шестой группе загрязняющих веществ относят детергенты (моющие средства). При переработке пищевых продуктов используют оборудование из нержавеющей стали. После каждой рабочей смены оборудование моют с применением каустической соды или других моющих средств. При плохом ополаскивании оборудования первые порции пищевой продукции будут содержать детергенты. В седьмую группу загрязняющих веществ относят антибиотики, антимикробные вещества и успокаивающие средства. Эти соединения, поступая с продуктами питания, воздействуют на микроорганизмы толстого кишечника и способствуют развитию у человека дисбактериоза, а также привыканию патогенных микроорганизмов к этим антибиотикам. К восьмой группе относят антиоксиданты и консерванты. Эти вещества используют для продления срока хранения пищевых продуктов, за счет блокирования химических и биохимических процессов. При поступлении в организм человека данные соединения блокируют отдельные биохимические процессы, либо воздействуют на бифидобактерии желудочно-кишечного тракта человека. В девятую группу загрязняющих веществ входят соединения, образующиеся при длительном хранении или в результате высокотемпературной обработки пищевых продуктов. К ним относят продукты химического разрушения сахаров, жиров, аминокислот и продукты реакций между ними. Эти простые и комплексные соединения организм человека не может метаболировать, что приводит к накоплению этих соединений в печени человека, а возможно и к нарушению биохимических процессов в организме.

По характеру действия различают, с одной стороны, вещества, оказывающие общее действие (раздражающее, аллергическое, канцерогенное) с другой – вещества, действующие на определенные системы и органы (нервную, кроветворную, печень, желудочно-кишечный тракт и т.д.).

Теоретический материал к лекции

«Нитраты в продуктах питания»

Нитраты – соли азотной кислоты, например NaNO₃, KNO₃, NH₄NO₃, Mg(NO₃)₂. Они являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма – растительного и животного, поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает.

При потреблении в повышенных количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), а последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию. Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образоваться N-нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью (способствуют образованию раковых опухолей). При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами через 4-6 ч появляются тошнота, одышка, посинение кожных покровов и слизистых, понос. Сопровождается всё это общей слабостью, головокружением, болями в затылочной области, сердцебиением. Первая помощь – обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных, свежий воздух.

Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг в сутки. Как известно, в питьевой воде допускается присутствие нитратов до 45 мг/л. Рекомендуемое потребление продуктов питания, где используется питьевая вода (чай, первые и третьи блюда), примерно 1,0-1,5 л, максимум – 2,0 л в день. Таким образом, с водой взрослый человек может употребить около 68 мг нитратов. Следовательно, на пищевые продукты остается 257 мг нитратов.

Исследования показали, что токсическое действие нитратов пищевых продуктов проявляется слабее, чем содержащихся в питьевой воде, примерно в 1,25 раза. Фактически безопасно с пищевыми продуктами потреблять 320 мг нитратов в сутки.

Для овощей и фруктов установлены следующие значения предельно допустимых концентраций нитратов.

Основные источники пищевых нитратов. Практически это растительные продукты. В животных продуктах (мясо, молоко) содержание нитратов незначительно. Максимальное накопление нитратов происходит в период наибольшей активности растений при созревании плодов. Чаще всего максимальное содержание нитратов в растениях бывает перед началом уборки урожая. Поэтому недозрелые овощи (кабачки, баклажаны) и картофель, а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости. Кроме того, содержание нитратов в овощах может резко увеличиться при неправильном применении азотистых удобрений (не только минеральных, но и органических). Например, при внесении их незадолго до уборки.

Рассмотрим основные источники нитратов. Начнем с зеленых овощей (салат, петрушка, укроп и т.д.). Их потребление практически не превышает 100 г в день, а чаще всего около 50 г, т.е. с одной порцией можно получить менее трети от безопасной суточной дозы. С учетом биоэквивалента безопасная доля нитратов в пищевых продуктах составляет около 320 мг. Свёкла, которую потребляют только в отваренном виде, при варке (40%) и зачистке (10%) теряет половину нитратов, а общественное питание рекомендует порцию отваренной свеклы в 125 г, т.е. со свеклой мы можем получить 100 мг нитратов (меньше трети суточной дозы). Картофель и капуста в отваренном виде потребляются порциями по 300 г. С учетом потерь при зачистке и кулинарной обработке с одной порцией этих продуктов можем потребить около 60 мг нитратов.

Выше уже упоминалось о том, что нитраты при некоторых условиях могут восстанавливаться в нитриты. В кислой среде нитриты дают азотистую кислоту, а она, взаимодействуя со вторичными и третичными аминами, образует канцерогенные нитрозамины. В зависимости от природы радикала могут образоваться весьма разнообразные нитрозамины, из них канцерогенным действием обладают более 100 соединений. Наиболее часто в пищевых продуктах обнаруживаются нитрозодиметиламин и нитрозодиэтиламин. Больше всего нитрозаминов встречается в копченых мясных изделиях, колбасах, приготовленных с добавлением нитритов, – до 80 мкг/кг, в соленой и копченой рыбе – до 110 мкг/кг (в свежем мясе и рыбе нитрозамины не обнаруживаются или находятся в следовых количествах – менее 1 мкг/кг). Из молочных продуктов нитрозамины обнаружены главным образом в сырах, прошедших фазу ферментации (до 10 мкг/кг). Из растительных продуктов нитрозамины обнаруживаются в основном в солено-маринованных изделиях, а из напитков – в пиве.

Качество овощей зависит от многих причин, в том числе от вносимых удобрений и применяемых средств защиты растений.

Нитраты используются в качестве удобрений и известны как селитры: натриевая (чилийская), калиевая (настоящая), аммиачная (аммонийная) и кальциевая (норвежская). Нитраты – важнейший компонент питания растений, поскольку входящий в них азот – главный строительный материал клетки.

Способность накапливать нитраты у различных культур неодинакова. Наибольшее накопление отмечается у зеленых культур: укропа, петрушки, зеленого лука (от 400 до 2500 мг/кг). Значительно меньшей способностью к накоплению нитратов обладают томаты (10-190 мг/кг), перец сладкий (40-330 мг/кг), баклажаны (80-270 мг/кг).

Для получения овощей с низким содержанием нитратов необходимо правильно использовать чередование культур в севообороте, поливы и оптимальную густоту посева или посадки, рационально применять удобрения. Известно, что томаты, перцы и баклажаны отличаются малым накоплением нитратного азота в плодах, однако в этом имеются значительные сортовые различия и особенное влияние оказывают условия, в первую очередь освещенность. Поэтому загущение посевов культур увеличивает опасность накопления нитратов. По этой же причине увеличивается содержание нитратов в тепличных овощах.

Важную роль играет форма применяемых азотных удобрений и сроки их внесения. Максимальное количество нитратов в овощной продукции накапливается при применении аммиачной и натриевой селитры, а минимальное – при внесении мочевины, сульфата аммония и мочевинно-формальдегидного удобрения. Под овощи дозы вносимого азота не должны превышать 20 г/м². Известкование кислых почв способствует снижению содержания нитратов в почве в течение четырех последующих лет. Минеральные удобрения лучше вносить вместе с органическими в оптимальных соотношениях, не забывая и о микроэлементах.

Азотные подкормки прекращают за 1,5 месяца до уборки (после 10-15 июля их лучше не вносить).

На накопление нитратов в овощной продукции оказывает влияние влажность почвы. Более умеренное азотное питание растений отмечается при режиме орошения на уровне 80-90% наибольшей влажности.

Пестициды нужно применять с осторожностью, т.к. вместе с нитратами они могут создать дополнительный неблагоприятный фон. Следует подбирать сорта растений, в наименьшей степени накапливающие нитраты, регулярно уничтожать сорняки, рыхлить почву, широко использовать биологические средства защиты растений.

Лабораторная работа «Определение содержания нитратов в растениях»

Цель: научиться определять недостаток или избыток нитратов в растениях.

Материалы и реактивы: предметное стекло, пипетка, острый нож, 1%-ный раствор дифениламина.

Ход работы:

Определение содержания нитратов проводят на поперечных срезах стеблей, листьев, почек, бутонов, цветков, корней, корнеплодов, клубней и др.

Свежий срез поместите на предметное стекло, нанесите одну каплю реактива. Оцените окраску по таблице.

Изменение окраски срезов в зависимости от содержания нитратов

Сделайте вывод по работе.

Теоретический материал к лекции

«Пестициды в продуктах питания»

Пестициды – синтетические химические вещества различной степени токсичности, применяемые в сельском хозяйстве для защиты растений от сорняков, вредителей и болезней, а также для стимулирования их роста. Использование пестицидов приводит к увеличению урожайности на 40%. Однако введение в почву стойких ядохимикатов может привести к их круговороту и накоплению в организме человека. Нерациональное использование ядохимикатов приводит к их накоплению в продуктах массового потребления.

По химической структуре пестициды разделяют на хлорорганические, фосфорорганические, производные карбаматов, ртутьорганические, циансодержащие, препараты серы, мышьяка, меди.

По применению выделяют: гербициды – для борьбы с сорняками, бактерициды – для уничтожения микроорганизмов, для уничтожения насекомых – инсектициды, для уничтожения клещей – акарициды, для уничтожения круглых червей – нематоциды, для уничтожения листьев перед уборкой урожая – дефолианты, грибков – фунгициды и т.д.

По токсичности ядохимикаты классифицируются на высоко-, средне- и малотоксичные и сильнодействующие.

Важнейшим критерием ядохимикатов является их способность к кумуляции, т.е. способность накапливаться в тканях и органах.

Чрезвычайно важным в оценке ядохимикатов является их показатель стабильности. По стабильности ядохимикаты подразделяются: очень стойкие – сохраняются в почве более 2 лет; умеренно стойкие – до 6 месяцев; малостойкие – до 1 месяца.

Фосфорорганические ядохимикаты по характеру своего действия и по критериям кумуляции относятся к группе функциональных, т.е. они оказывают влияние на функциональные процессы, в частности вызывают нарушение синоптической передачи, влияя на активность холинэстеразы. Для хлорорганических соединений характерно влияние на структурные образования тех или иных систем, органов, тканей, т.е. они относятся к структурным ядам. Если сравнивать эти две большие группы ядохимикатов по механизму воздействия, то предпочтение следует отдать фосфорорганическим.

В гигиенических мероприятиях по предупреждению неблагоприятного воздействия пестицидов на организм человека имеет значение учет допустимых остаточных количеств толерантной дозы в продуктах с учетом допустимой суточной дозы. Для контроля за поступлением ядохимикатов учитывают продукты в рационе, а так же поступление ядохимикатов с водой и через воздух.

Для целого ряда ядохимикатов подход к ним таков, что они вообще не должны обнаруживаться в продуктах детского питания, молоке, не должны выделяться с молоком лактирующих животных и кормящих женщин.

Требования к ядохимикатам заключаются в том, чтобы они обладали максимальной избирательностью, не обладали бы способностью к накоплению.

Основное количество пестицидов концентрируется в кожуре плодов и овощей или на ее поверхности, практически не проникая внутрь плода.

Следовательно, тщательная мойка и очистка от наружных частей растений – хороший способ снизить потребление пестицидов.

Например, при удалении кожуры у яблок, груш, цитрусовых, бананов, персиков и других плодов достигается их максимальное освобождение от пестицидов – 50-100%.

Достаточно высоких степеней снижения можно достичь при очистке картофеля, огурцов и томатов, при удалении наружных листьев у капусты и листовых овощей.

Освобождение продуктов питания от пестицидов происходит и при варке, жарении, печении, консервировании, изготовлении варенья, джема, мармелада и т.д.

Традиционные процессы изготовления квашеных и маринованных капусты, огурцов, томатов, яблок не приводят к снижению загрязнения фосфорорганических пестицидов, устойчивых в кислой среде (метафос, хлорофос и др.).

В бытовых условиях мойка перед закладкой на хранение может способствовать более быстрому снижению уровня остаточных количеств: при хранении в течение 3-6 дней немытых томатов разрушалось 30% ботрана, а в мытых – 93%.

Теоретический материал к лекции

«Тяжелые металлы в продуктах питания»

Тяжёлые металлы – это элементы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с относительной молекулярной массой больше 40. Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является загрязнение тяжелыми металлами.

Эта группа элементов активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Группа "тяжелых металлов" во многом совпадает с понятием "микроэлементы". Отсюда свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами.

Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое негативное воздействие – вызывают отравления, мутации. Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства).

Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение.

Другая часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т.е. образования опасных загрязнений в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в среде (например, образование из нетоксичных веществ ядовитого газа фосгена).

Ртуть – весьма токсичный яд кумулятивного действия (т. е. способный накапливаться), поэтому в молодых животных его меньше чем в старых, а в хищниках больше, чем в тех объектах, которыми они питаются. Особенно этим отличаются хищные рыбы такие, как тунец, где ртуть может накапливаться до 0,7 мг/кг и более. Поэтому хищной рыбой лучше не злоупотреблять в питании. Из других животных продуктов «накопителем» ртути являются почки животных – до 0,2 мг/кг. Это, конечно относится к сырому продукту. Поскольку почки при кулинарной обработке предварительно многократно вымачивают по 2-3 ч со сменой воды и дважды вываривают, то в оставшемся продукте содержание ртути уменьшается почти в 2 раза.

Из растительных продуктов ртуть больше всего содержится в орехах в какао-бобах и шоколаде (до 0,1 мг/кг). В большинстве остальных продуктов содержание ртути не превышает 0,01-0,03 мг/кг.

Свинец – яд высокой токсичности. В большинстве растительных и животных продуктов естественное его содержание не превышает 0,5-1,0 мг/кг. Больше всего свинца содержится в хищных рыбах (в тунце до 2,0 мг/кг), моллюсках и ракообразных (до 10 мг/кг).

Кадмий – это весьма токсичный элемент. Кадмия естественного в пищевых продуктах содержится примерно в 5-10 раз меньше, чем свинца. Повышенные концентрации его наблюдаются в какао-порошке (до 0,5 мг/кг), почках животных (до 1,0 мг/кг) и рыбе (до 0,2 мг/кг). Содержание кадмия увеличивается в консервах из сборной жестяной тары, так как кадмий, как и свинец, переходит в продукт из некачественно выполненного припоя, в котором также содержится определенное количество кадмия.

Токсические элементы могут попасть в опасных для человека концентрациях в пищевые продукты из сырья и в процессе технологической обработки только при нарушении соответствующих технологических инструкций.

В домашнем питании тоже необходим контроль, который заключается в предупреждении загрязнения консервированных продуктов свинцом. Рекомендуется вскрытые консервы из сборных жестяных банок, даже для кратковременного хранения помешать в стеклянную или фарфоровую посуду, так как под влиянием кислорода воздуха коррозия банок резко увеличивается и буквально через несколько дней содержание свинца (и олова) в продукте многократно возрастает. Нельзя также хранить маринованные, соленые и кислые овощи и фрукты в оцинкованной посуде во избежание загрязнения продуктов цинком и кадмием.

Нельзя хранить и приготавливать пищу в декоративной фарфоровой или керамической посуде (т. е. в посуде, предназначенной для украшения, но не для пищи), так как очень часто глазурь, особенно желтого и красного цвета, содержит соли свинца и кадмия, которые легко переходят в пищу, если такую посуду использовать для еды. Для приготовления и хранения продуктов следует использовать только посуду, специально предназначенную для пищевых целей.

Теоретический материал к лекции

«Канцерогены в пище»

Канцерогенами называются химические вещества, воздействие которых достоверно увеличивает частоту возникновения опухолей или сокращает период их развития у человека или животных.

В настоящее время около 20 веществ, достаточно широко используемых в промышленности, отнесены к числу канцерогенов для человека.

Канцерогенными свойствами обладают некоторые вещества природного происхождения, например, афлатоксины (провоцируют развитие рака печени). Высокое содержание афлатоксинов отмечается в продуктах питания, потребляемых жителями некоторых регионов мира (Африка, Восточная Азия). Здесь эти вещества поступают в организм человека в дозах, во много раз превосходящих канцерогенные для экспериментальных животных.

К канцерогенам относят следующие химические соединения:

• полициклические углеводороды

• нитрозосоединения

• микотоксины

• диоксины

• пестициды

• тяжелые металлы

• радиоактивные изотопы

Кулинарные канцерогены пищи

Канцерогены могут образовываться и при приготовлении пищи. Канцерогенные полициклические углеводороды могут возникать путем пиролиза, когда мясо или рыба жарится, или когда любые продукты жарятся в жиру, особенно используемом неоднократно, когда пища подгорает. Жаренье на сковородке – вредный для здоровья способ приготовления пищи. Специалисты доказали, что экстракты мясных продуктов после прожаривания в 10-50 раз сильнее повреждают гены клетки, чем экстракты запеченных и отварных продуктов; а у людей, употребивших жареные мясо или рыбу, существенно повышается мутагенность мочи по сравнению с людьми, съевшими отварные или запеченные мясо и рыбу. Жир для приготовления пищи можно использовать только один раз. Следует с опаской относиться к предлагаемым предприятиями общественного питания пирожкам, блинам, картофелю фри и пр. Следует стараться меньше жарить пищу, никогда не пережаривать продукты до появления на них корочки, не использовать повторно оставшийся на сковородке жир. После каждого использования сковородки следует обязательно полностью убирать нагар, в котором содержится очень много канцерогенов. Выходом из положения для любителей жареных продуктов являются сковороды с тефлоновым покрытием, на которых пища не пригорает. Проведенные исследования показали, что при жарении пищи на сковородах с тефлоновым покрытием, образуется значительно меньше канцерогенов по сравнению с жарением на обычных сковородах.

Еще более опасным является копчение пищи. Коптильный дым является прекрасным консервантом, придает пище приятный вкус, поэтому издревле люди коптили мясные и рыбные продукты с целью их сохранения и улучшения вкусовых ощущений. При копчении мясных, рыбных и других продуктов в них попадает и образуется большое количество канцерогенных полициклических углеводородов и нитрозосоединений.

При термической обработке белковой пищи (мясо, рыба) образуются соединения из группы гетероциклических аминов, которые при длительном употреблении способны вызывать злокачественные опухоли.

При варке и тушении в продуктах практически не образуются канцерогены, поэтому эти способы должны стать повседневными при приготовлении пищи. Хорошим способом, с точки зрения онкологической безопасности, является приготовление пищи в пароварках. При тепловой обработке водяным паром в продуктах не образуются канцерогены, и при этом потери ценных веществ и вкусовых качеств значительно меньше, чем при обычной варке в воде. Безопасно готовить и особенно повторно разогревать пищу в микроволновых печах, в них продукты подвергаются щадящей и менее длительной термической переработке, в продуктах образуется меньше канцерогенов.

В консервированных, копченых, соленых, маринованных продуктах образуются канцерогенные соединения из группы диазофенолов; потребление таких продуктов повышает риск рака желудка и других органов.

Крайне важен процесс хранения пищи. В процессе хранения как пищевого сырья, так и готовых продуктов они могут загрязняться канцерогенными веществами или в них могут образовываться канцерогены. При обычной температуре в готовых пищевых продуктах протекают микробиологические и химические процессы, которые могут приводить к образованию канцерогенов. Повсеместное использование холодильников для хранения в них пищи явилось одним из факторов, приведших к существенному снижению заболеваемости раком желудка в развитых странах. Поэтому следует хранить пищу, требующую холода, в холодильниках; не употреблять продукты с истекшим сроком годности.

Теоретический материал к лекции

«Пищевые добавки как загрязнители продуктов питания»

Современное питание связано с широким использованием пищевых добавок. Пищевые добавки – вещества, преднамеренно вносимые в пищевые продукты в небольших количествах с целью улучшения их внешнего вида, вкуса, аромата, консистенции или для придания им большей стойкости при хранении.

Наличие пищевых добавок в продуктах должно фиксироваться на этикетке. При этом добавка может обозначаться как индивидуальное вещество или как представитель функционального класса в сочетании с номером Е. Например, бензонат натрия или консервант Е211. Согласно предложенной системе цифровой кодификации, классификация добавок в соответствии с назначением выглядит следующим образом (только основные группы):

Е100 - Е182 – красители;

Е200 и далее – консерванты;

Е300 и далее – антиокислители;

Е400 и далее – стабилизаторы консистенции;

Е500 и далее, Е1000 – эмульгаторы;

Е600 и далее – усилители вкуса и аромата;

Е700 - Е800 – запасные индексы;

Е900 и далее – глазирующие агенты, улучшители хлеба.

Кроме того, специальная комиссия по пищевым добавкам ФАО-ВОЗ относит к ним "непищевые вещества, добавляемые в продукты питания, как правило, в небольших количествах для улучшения внешнего вида, вкусовых качеств, текстуры или для увеличения сроков хранения".

Действующие в настоящее время в Российской Федерации Закон "О качестве и безопасности пищевых продуктов" и СанПиН 2.3.2.1078-01 "Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов" дают следующее определение: "Пищевые добавки – природные или искусственные (синтезированные) вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью их сохранения и (или) придания им заданных свойств".

Пищевые добавки, спектр применения которых непрерывно расширяется, выполняют разнообразные функции в пищевых технологиях и продуктах питания. Использование добавок возможно только после проверки их безопасности.

Важнейшим условием обеспечения безопасности пищевых продуктов является соблюдение допустимой нормы суточного потребления пищевых добавок (ДСП). Растет число комбинированных пищевых добавок, пищевых улучшителей, содержащих пищевые, биологически активные добавки (БАД) и другие компоненты. Постепенно создатели пищевых добавок становятся и разработчиками технологии их внедрения.

В Российской Федерации возможно применение только тех пищевых добавок, которые имеют разрешение Госсанэпиднадзора России в пределах, приведенных в Санитарных правилах (СанПиН).

Пищевые добавки должны вноситься в пищевые продукты в минимально необходимом для достижения технологического эффекта количестве, но не более установленных санитарными правилами пределов.

Среди пищевых добавок выделяют вещества, которые обладают канцерогенным и мутагенным действием. К ним относятся полициклические углеводороды коптильного дыма, пищевые красители – нафтол желтый и ряд других азокрасителей, полимерные соединения – воск, смолы, парафин, пестициды, амарин, гормоны стероидной группы, радиоизотопы.

Пищевые добавки могут обладать коканцерогенным действием, т.е. обладать свойствами, которые в соответствующих условиях способны усиливать действие активных канцерогенов. Такими свойствами обладают некоторые эмульгаторы – сапонины, эфиры жирных кислот, детергенты. Среди пищевых добавок выделяют вещества, обладающие наиболее выраженным мутагенным действием. К ним относятся: фенолы, тяжелые металлы, мышьяк, почти все спирты, продукты распада белка, антибиотики, пурины, перекиси, лактоны.

Кроме прямого действия, добавки могут оказывать и косвенное воздействие, возникающее в результате разрушения витаминов, белков, связывания пищевых компонентов (в частности, связывания с сернокислым ангидридом, превращения пищевых компонентов в токсические соединения, а затем нарушения переваривания пищи, антитрипсиногенного действия соевой муки), при этом ухудшается усвояемость, происходит изменение кишечной флоры.

На территории России использование пищевых добавок контролируется национальными органами Роспотребнадзора и нормативными актами и санитарными правилами Минздрава России.

Основными документами являются:

Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30.03.1999 г. N 52-ФЗ

Федеральный закон «О качестве и безопасности пищевых продуктов» от 02.01.2000, N 29-ФЗ

Федеральный закон «Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан» от 22.07.1993

СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок» c 12 июня 2003 года.

Запрещённые добавки:

E121 – Цитрусовый красный 2 (краситель)

E123 – Красный амарант (краситель)

E128 – Красный 2G (краситель) с 03.09.2007

E216 – Пара-гидроксибензойной кислоты пропиловый эфир, группа парабенов (консервант)

E217 – Пара-гидроксибензойной кислоты пропилового эфира натриевая соль (консервант)

E240 – Формальдегид (консервант)

Неразрешённые добавки – это добавки, которые не тестировались или проходят тестирование, но окончательного результата пока нет.

E127 – Эритрозин запрещен в ряде стран

E154 – Коричневый FK

E173 – Алюминий

E180 – Рубиновый литол ВК

E388 – Тиопропионовая кислота

E389 – Дилаурилтиодипропионат

E424 – Курдлан

E512 – Хлорид олова

E537 – Гексацианоманганат железа

E557 – Силикат цинка

E912 – Эфиры монтаниновой кислоты

E914 – Окисленный полиэтиленовый воск

E916 – Кальция йодат

E917 – Калия йодат. На пищевых упаковках может указываться как KIO₃ (йодноватокислый калий)

E918 – Оксиды азота

E919 – Нитрозил хлорид

E922 – Персульфат калия

E923 – Персульфат аммония

E924b – Бромат кальция

E925 – Хлор

E926 – Диоксид хлора

E929 – Пероксид ацетона

Практическая работа «Оценка качества продуктов питания

по информации, указанной на упаковке»

Цель: проанализировать содержание и подлинность продукта питания по информации, размещенной на упаковке.

Ход работы:

1. Проведите первичную экологическую экспертизу его качества по пунктам, указанным в таблице. В графу «Результаты экспертизы» ставьте знак + или -.

2. Определите подлинность штрих-кода следующим образом:

А) сложите все цифры, стоящие на четных местах.

Б) Полученную сумму умножьте на 3. Результат напишите на черновике. Это будет число А.

В) Сложите все цифры, стоящие на нечетных местах (без контрольной цифры).

Г) Прибавьте к этой сумме число А.

Д) От полученного числа оставьте только последнюю цифру и отнимите ее от 10.

Е) Если результат соответствует контрольной цифре, значит исследуемый вами товар – не подделка.

5. Сделайте вывод о качестве исследуемого вами продукта.

Коды стран – производителей

Список наиболее вредных пищевых добавок

«РК» – вызывают расстройство кишечника;

«АД» – влияет на артериальное давление;

«С» – вызывает сыпи;

«К» – канцероген;

«Х» – способствует повышению содержания холестерина;

«П» – подозрительная группа;

«РЖ» – вызывает расстройства желудка;

«О» – опасный по ряду причин;

«ОО» – очень опасны;

«ВК» – вреден для кожи;

«З» – запрещен к применению.

Теоретический материал к лекции

«Гигиеническое нормирование вредных веществ в продуктах питания»

В качестве нормативов загрязнителей в продуктах используются ПДК и МДУ (максимально-допустимый уровень – для пестицидов в продуктах). Для обоснования ПДК в продуктах требуются очень сложные исследования, поэтому пока установлены ПДК только для 100 веществ. Особенность нормирования вредных веществ в продуктах – то, что их ПДК устанавливаются с учетом величины ДСД (допустимого суточного поступления вредного вещества в организм), при этом учитывается поступление загрязнителя в организм не только с продуктами, но также с питьевой водой и воздухом.

Признаки (критерии) вредного действия при нормировании загрязнителей в продуктах питания:

- Органолептический – определение пороговой концентрации по влиянию на органолептические свойства продукта.

- Общегигиенический – определение пороговой концентрации по сохранению пищевой ценности продукта питания (сохранение важнейших нестойких нутриентов – белков, ПНЖК, витаминов и др.).

- Технологический – превращения загрязнителя при кулинарной (тепловой) обработке продукта, образование более токсичных метаболитов.

- Токсикологический – определение пороговой концентрации при изучении общетоксических, специфических и отдаленных эффектов при пероральном введении лабораторным животным. Хронические опыты при этом продолжаются 2 года.

При разработке нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в продуктах питания учитываются материалы по токсикологии и гигиеническому нормированию данных веществ в различных объектах природной среды (в воздухе, воде, почве), а также информация о естественном содержании различных химических элементов в пищевых продуктах.

Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания (ПДК_пр) – это концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека.

Санитарно-гигиеническое нормирование загрязненности пищевых продуктов касается главным образом пестицидов, а также тяжелых металлов и некоторых анионов (например, нитратов). Органолептические свойства пищевых продуктов определяются показателями вкуса, цвета, запаха и консистенции, характерными для каждого вида продукции, и должны удовлетворять традиционно сложившимся вкусам и привычкам населения. Органолептические свойства пищевых продуктов не должны изменяться при их хранении, транспортировке и в процессе реализации.

Пищевые продукты не должны иметь посторонних запахов, привкусов, включений, отличаться по цвету и консистенции, присущих данному виду продукта.

В пищевых продуктах контролируется содержание основных химических загрязнителей, представляющих опасность для здоровья человека.

Содержание микотоксинов – афлатоксина B1, дезоксиниваленола (вомитоксина), зеараленона, Т-2 токсина, патулина – контролируется в продовольственном сырье и пищевых продуктах растительного происхождения, афлатоксина M1 – в молоке и молочных продуктах. Приоритетными загрязнителями являются: для зерновых продуктов – дезоксиниваленол; для орехов и семян масличных – афлатоксин B1; для продуктов переработки фруктов и овощей – патулин.

Во всех видах продовольственного сырья и пищевых продуктов контролируются пестициды: гексахлорциклогексан (альфа-, бета-, гамма-изомеры), ДДТ и его метаболиты. В зерне и продуктах переработки контролируются также ртутьорганические пестициды, 2,4-Д кислота, ее соли и эфиры. В рыбе и продуктах переработки контролируется также 2,4-Д кислота, ее соли и эфиры.

В продуктах животного происхождения контролируются остаточные количества стимуляторов роста животных (в том числе гормональных препаратов), лекарственных средств (в том числе антибиотиков), применяемых в животноводстве для целей откорма, лечения и профилактики заболеваний скота и птицы. В мясе, мясопродуктах, субпродуктах убойного скота и птицы контролируются как допущенные к применению в сельском хозяйстве кормовые антибиотики – гризин, бацитрацин, так и лечебные антибиотики, наиболее часто используемые в ветеринарии – антибиотики тетрациклиновой группы, левомицетин. В молоке и молочных продуктах контролируются пенициллин, стрептомицин, антибиотики тетрациклиновой группы, левомицетин; в яйцах и яйцепродуктах – бацитрацин, антибиотики тетрациклиновой группы, стрептомицин, левомицетин.

В пищевых продуктах не допускается наличие патогенных микроорганизмов и возбудителей паразитарных заболеваний, их токсинов, вызывающих инфекционные и паразитарные болезни или представляющих опасность для здоровья человека и животных.

Теоретический материал к лекции

«Пищевые отравления. Микробные и немикробные отравления»

Пищевыми отравлениями называют острые заболевания, возникающие от употребления пищи, содержащей ядовитые для организма вещества микробной и немикробной природы.

Пищевые отравления в зависимости от причины заболевания бывают микробного и немикробного происхождения.

К пищевым отравлениям микробного происхождения относят:

1. Отравление условно-патогенными микробами возникают от попадания в организм человека большого количества кишечной палочки или микроба – протея. Отравление возникает лишь при сильном загрязнении продуктов этими микробами. Кишечная палочка попадет в пищевые продукты при нарушении правил личной гигиены, особенно с грязных рук, при нарушении санитарных правил приготовления и хранения пищи.

2. Ботулизм – отравление пищей, содержащей сильно действующий яд (токсин) микроба – ботулинуса. Отравление возникает в течение суток после приема зараженной пищи. Основными признаками заболевания являются: двоение в глазах, ослабление ясности зрения, головная боль, неустойчивая походка. Затем может наступить потеря голоса, паралич век, непроизвольное движение глазных яблок, напряжение жевательных мышц, паралич мягкого неба, нарушение глотания. В основном ботулизм вызывается различными баночными консервами, особенно домашнего приготовления, из-за недостаточной стерилизации их, колбасой вследствие неправильного хранения, рыбой, в результате нарушений правил улова, разделки и хранения.

Ботулинус – спороносная, длинная палочка (бацилла), подвижная, анаэроб, не стойкая к нагреванию, погибает при 80°С в течение 15 мин. В неблагоприятных условиях ботулинус образует очень стойкие споры, которые выдерживают нагревание до 100°С задерживают свое развитие в кислой среде, погибают при 120°С и течение 20 мин (стерилизации). Попадая в пищевые продукты, споры в благоприятных условиях прорастают в вегетативную клетку (палочку ботулинуса), которая в течение суток при температуре от 15 до 37°С и отсутствии воздуха выделяет токсин – сильный яд. Смертельной дозой его для человека считается 0,035 мг. Развитие ботулинуса сопровождается образованием углекислого газа и водорода, о чем могут свидетельствовать вздутые крышки консервных банок (бомбаж). Токсин образуется в глубоких слоях продукта, в основном изменяя его качества, отмечается лишь легкий запах прогорклое масла. Разрушается токсин по всей глубине продукта при нагревании: его до 100°С в течение 1 ч.

Для предупреждения ботулизма на предприятиях общественного питания необходимо:

1) Проверять все баночные консервы на бомбаж и хранить их в холодильном шкафу; в домашних условиях, из-за недостаточной стерилизации, не допускать приготовления баночных консервов из грибов, так как они могут быть обсеменены спорами ботулинуса.

2) Принимать на производство свежую осетровую рыбу только в мороженом виде; ускоренно вести процесс ее обработки.

3. Стафилококковое отравление представляет собой острое заболевание, возникающее в результате употребления пищи, содержащей токсин стафилококка. Заболевание возникает спустя 2-4 ч после приема зараженной ядом пищи, сопровождается режущими болями в животе, многократной обильной рвотой, общей слабостью, головной болью, головокружением при нормальной температуре тела. Длится отравление 1-3 дня. Смертельных случаев не бывает.

Возбудитель отравления – золотистый стафилококк, образующий колонии в виде гроздей винограда золотистого цвета, неподвижен, погибает при 70°С в течение 30 мин. Попадая на различные пищевые продукты, особенно с высокой влажностью и содержащие крахмал и сахар, стафилококк при температуре от 15 до 37°С как в присутствии воздуха, так и без него размножается и выделяет яд. При этом качество продукта не изменяется. Яд (энтеротоксин) обезвреживается кипячением при 100°С в течение 1,5-2 ч. Золотистый стафилококк широко распространен в природе. Особенно много его на загноившихся ранах человека и животных.

Основные продукты и причины, вызывающие это отравление, следующие: молоко и молочные продукты (творог, простокваша, кефир, сырки и т.д.), зараженные микробами через гнойники на вымени коров или руках доярок; кремовые кондитерские изделия и любая готовая пища, обсемененные стафилококком больными (гнойничковыми заболеваниями кожи или ангиной) кондитерами или поварами; рыбные консервы в масле, загрязненные микробами в процессе приготовления.

Для предупреждения стафилококкового отравления необходимо:

1. Ежедневно проверять поваров и кондитеров на наличие гнойничковых заболеваний кожи, ангины и воспаления верхних дыхательных путей.

2. Строго соблюдать температурный режим тепловой обработки всех блюд и изделий.

3. Хранить готовую пищу не более установленного срока при температуре 2-6°С или в горячем виде не ниже 65°С.

Пищевые отравления немикробного происхождения

Отравления этой группы составляет около 10% общего количества отравлений.

Согласно классификации отравления немикробного происхождения делят на:

1. Отравление продуктами, ядовитыми по своей природе, – грибами, ядрами.

2. Косточковых плодов, сырой фасолью, некоторыми видами рыб.

3. Отравление продуктами временно ядовитыми – картофелем, рыбой в период нереста.

4. Отравление ядовитыми примесями – цинком, свинцом, медью мышьяком.

Отравление грибами в основном носит сезонный характер, потому что чаще наблюдается весной и в конце лета при их массовом сборе и употреблении. Ядовиты строчки, бледная поганка, мухоморы, ложные опята и целый ряд других грибов. Отравления грибами очень опасны. Так, употребление бледной поганки вызывает смертельные исходы в 90% случаях.

Меры предупреждения этих отравлений сводятся к тому, чтобы на предприятия общественного питания лесные сушеные, соленые и маринованные грибы поступали отсортированными по видам. В свежем виде должны поступать только шампиньоны, выращенные в теплицах.

Отравления ядрами косточковых плодов возникают из-за присутствия в них гликозида амигдалина, который при гидролизе в организме человека образует синильную кислоту. На предприятиях общественного питания запрещают использовать ядра слив, персиков, абрикосов, вишен и горького миндаля в производстве кондитерских изделий.

Отравление сырой фасолью объясняется наличием в ней яда фазина, который разрушается при тепловой обработке. Отравление чаще возникает от употребления фасолевой муки и концентратов, производство которых в настоящее время запрещено. В процессе приготовления пищи из фасоли следует особое внимание уделять тепловой обработке.

Отравление проросшим картофелем вызвано присутствием в нем гликозида соланина, содержащегося в глазках и кожице клубней. Особенно много соланина в недозревшем, проросшем и позеленевшем картофеле. С целью профилактики этого отравления необходимо хорошо очищать и дочищать глазки картофеля. Весной сильно проросшие клубни следует варить только очищенными, и отвары использовать нельзя.

Отравление цинком возникает при использовании оцинкованной посуды для приготовления и хранения пищи. Согласно санитарным правилам на предприятиях общественного питания эту посуду применяют только для хранения сыпучих продуктов и воды.

Отравление свинцом возможно при использовании для приготовления пищи луженой и керамической глазурованной посуды. Согласно санитарным нормам, содержание свинца не должно превышать в посуде 1%, а в глазури гончарных изделий – 12%.

Отравление медью возникает при пользовании медной посудой, которая на предприятиях общественного питания запрещена.

Отравление мышьяком наблюдается в случае попадания его в пищевые продукты при небрежном хранении мышьяковистых препаратов или при употреблении овощей, плодов, обработаных ядохимикатами, содержащими мышьяк. Мерами профилактики этого отравления является тщательное мытье овощей, плодов и контроль за сохранением и применением ядохимикатов.

Заключительное занятие «Экология питания в нашей жизни»

Этапы:

1 этап: Вводное слово.

2 этап: Представление результатов лабораторных работ.

3 этап: Выступление «экспертов» со статистическими результатами по практической работе «Комплексный анализ собственного рациона питания».

4 этап: Защита проектов «Антиреклама продуктов питания».

Цель: закрепление знаний о пище как об элементарном экологическом факторе и опасностях, которые она может нести.

Задачи:

1. Закрепить знания о рациональном питании.

2. Продолжить формирование знаний о пищевых добавках.

3. Расширять знания по биологии.

4. Прививать познавательный интерес к биологии, химии, экологии.

5. Расширять кругозор биологических знаний.

Оборудование: проектор, компьютер, презентации.

Ход мероприятия:

Здравствуйте, тема заключительного занятия «Экология питания в нашей жизни». Сегодня мы рассмотрим результаты нашей учебной и научно-исследовательской деятельности, которую вы проделали за время элективного курса «Экология питания». В ходе лабораторных работ вы научились обнаруживать компоненты пищи лабораторными методами. Об этом вам расскажут «эксперты по лабораторным работам» – заранее подготовленные ученики, которые расскажут о результатах проделанных лабораторных работ. Данный устный отчет будет сопровождаться фото- или видеоотчетом по проделанным опытам. После того как мы выслушаем экспертов по лабораторным работам, перед нами выступят «эксперты по статистике анализа рациональности питания», которые выступят с анализом результатов практической работы всего класса «Комплексный анализ собственного рациона питания». Заключительным этапом нашего мероприятия будет конкурс проектов «Антиреклама продуктов питания», в котором группы представят свои проекты в форме презентаций.

Первыми перед нами выступят «Эксперты по лабораторным работам», которые представят нам фотоотчет по проделанным работам в форме презентации.

Пищевые продукты состоят из тысячи химических веществ, которые мы научились обнаруживать лабораторными методами в продуктах питания.

Итак, нами проделаны лабораторные работы:

• Лабораторная работа «Качественное определение жиров, катионов натрия, хлорид ионов, крахмала в чипсах».

• Лабораторная работа «Обнаружение белков в продуктах питания».

• Лабораторная работа «Липиды и жиры в продуктах питания».

• Лабораторная работа «Углеводы в продуктах питания».

• Лабораторная работа «Обнаружение витаминов в продуктах питания».

• Лабораторная работа «Определение содержания нитратов в растениях».

На слайдах презентации представлен кратко ход лабораторной работы и результаты опытов.

Сейчас, когда мы увидели отчет о проделанных лабораторных работах, слово предоставляется «экспертам по статистике анализа рациональности питания».

Эксперты предоставляют статистику по выполнению и полученных результатов практической работы «Комплексный анализ собственного рациона питания» в форме диаграмм и таблиц.

I. Анализ правильности выполнения практической работы.

1. Количество справившихся учащихся с практической работой.

2. Количество учащихся допустивших ошибку в расчетах калорийности рациона питания.

3. Количество учащихся, не сформулировавших вывод.

II. Анализ фактических результатов практической работы.

1. В каких пищевых компонентах учащиеся испытывают дефицит, результаты представить в диаграмме (количество учащихся испытывающих дефицит в веществе).

2. Соответствие количества белка, жиров, углеводов, общей калорийности суточной возрастной номе учащихся. Вычислить средние показатели в классе и соотнести с нормой.

III. Формулировка общей рекомендации по изменению рациона питания всего класса.

Выдвинуть предложение, рекомендацию для обсуждения на родительском собрании.

Заключительным этапом обобщающего занятия является защита самостоятельных научно-исследовательских проектов «Антиреклама продуктов питания».

Экологический проект «Антиреклама суррогатных продуктов питания»

Часто учащимся нужно постоянно напоминать о том, что нужно заботиться о своем здоровье и что один из компонентов этого – правильное питание, способствующее формированию экологической культуры. Пристрастие к вкусной, но не всегда здоровой пище оказывается небезопасным. Особенно это касается детей, которых подчас соблазняет не столько вкус того или иного продукта, сколько его рекламная подача. Испытывая новые вкусовые ощущения, ребята «подсаживаются» на нездоровую пищу, тем самым медленно и незаметно разрушают свое здоровье. Именно эта набирающая силу тенденция актуализирует тему нашего проекта «Антиреклама суррогатных продуктов питания».

Общая цель проекта изучить для организма некоторых химических компонентов, наиболее привлекательных для школьников продуктов питания и дать критическую оценку рекламным роликам наиболее часто транслируемые телевиденьем.

Проект – исследовательский, межпредметный (в рамках трех областей знаний: биологии, химии, экологии), по времени средней продолжительности, по числу участников – групповой.

Цели проекта:

• образовательная – раскрыть значение некоторых пищевых добавок, определить их потенциальную опасность для здоровья человека, а так же степень экологического риска их употребления;

• развивающая – развивать коммуникативные и исследовательские умения, познавательный интерес учащихся к биологии, химии, экологии, расширять кругозор учащихся;

• воспитательная – воспитывать внимательное и бережное отношение к своему здоровью, активную гражданскую позицию.

Учебно-педагогические задачи проекта:

• формирование умения сбора и обработки информации по заданной теме;

• развитие критического мышления (умения анализировать и оценивать факты);

• формирование умений и навыков работы с компьютером (работы в Интернете, выполнения слайдовой презентации в «Microsoft PowerPoint» и др.);

• формирование опыта общественной презентации результатов работы.

Участники проекта: команда из учеников VIII-X классов и учителей биологии и химии.

Материально-техническое оснащение проекта: видеозаписи рекламных роликов продуктов питания, компьютер, Интернет-ресурсы, мультимедийный проектор, экран, микрофоны, магнитофон для музыкального сопровождения презентации.

Этапы реализации проекта:

Этап 1. Подготовительный. Выбор темы и целей проекта, определение количества участников проекта, состава рабочей группы; знакомство с сутью проектной технологии, вербальное и иллюстративное представление того, что должно получиться в итоге проектной деятельности.

Этап 2. Аналитический. На этом этапе были проанализированы имеющаяся информация, а также те возможности, которые можно использовать для реализации проекта.

Этап 3. Плановый. Планирование осуществлялось согласно основным задачам, которые стояли перед проектной командой:

• подготовить видеофрагменты рекламных роликов продуктов питания, пользующихся популярностью у ребят;

• собрать и систематизировать информацию о составе продуктов питания, который обычно размещается на упаковке;

• проанализировать и оценить биологическую роль компонентов продуктов питания, их влияние на состояние организма человека;

• подготовить общественную презентацию результатов работы.

Согласно этим задачам были определены источники информации; спланированы способы сбора и анализа информации; спланирован итоговый продукт (форма представления результата); распределены обязанности среди членов команды.

Этап 4. Рабочее проектирование. На этом этапе концентрировались усилия на активном самостоятельном поиске недостающей информации и ее усвоении, решались промежуточные задачи, по мере обработки собранной информации корректировался начальный план и содержание проекта. Анализировалась и систематизировалась собранная информация. Формулировались выводы. Оформлялись результаты.

Этап 5. Общественная презентация проекта. Самый яркий и волнующий этап проекта – его защита или презентация: ознакомление коллектива класса с полученными результатами и готовым учебным продуктом.

В результате работы над проектом содержание презентации получилось следующим…

После демонстрации очередного видеоролика участники проекта комментируют выведенный крупным планом на экран список ингредиентов, составляющих предлагаемый в рекламе продукт. Используя собранную информацию из разных источников, ребята рассказывают о тех вредных веществах-добавках, которые содержатся в рекламируемых товарах.

Примеры:

Лапша «Биг-Бон»

Добавки в составе продукта: глутамат натрия, гуаровая камедь, фолиевая кислота, никотинамид, Е627, Е631 и др.

Самым опасным является глутамат натрия – усилитель вкуса и запаха. Он присутствует в очень многих продуктах. Действует на организм по тому же принципу, что и наркотические вещества (вызывает привыкание: в его отсутствие вкус пищи ощущается не так сильно, как с добавкой). Он наносит непоправимые повреждения растущему мозгу ребенка, может вызывать аллергию. Благодаря глутамату натрия (Е621) при производстве колбасы можно использовать низкосортное или несвежее мясо (или вообще не мясо). И это может не отразиться на вкусовых характеристиках продукта. Сейчас этот усилитель стали добавлять даже в детское питание и разнообразные продукты для детей.

Бульонные кубики

Добавки в составе продукта: крахмал, глутамат натрия (усилитель вкуса) гидрированный растительный жир, ароматизаторы и др.

Глутамата натрия в них до 30%. В кубиках могут быть и другие улучшители вкуса, например Е622 (глутамат калия), неразрешенный к применению. А гидрированный растительный жир – это знакомый всем маргарин. Все растительные гидрированные, так называемые трансжиры, способствуют развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Они не только повышают уровень «плохого» холестерина в крови, понижают уровень «хорошего». Потенциально вредны все продукты, содержащие маргарин.

Вывод

Для нормальной жизнедеятельности организма в ежедневном рационе человека необходимо присутствие около 600 питательных компонентов естественного происхождения. Любое «голодание» клеток может спровоцировать тяжелое нарушение здоровья.

Пища – источник питательных веществ, необходимых для жизни. Она не только определяет состав нашей крови, качество «строительного материала» для образования новых клеток, но и формирует наш характер и мировоззрение.

Итак, вы изучили проблемы питания современного человека, на собственном опыте проанализировали потенциальную опасность пищи, приобрели навыки коррекции собственного рациона питания, ориентирования в продуктах питания, обнаружения некоторых загрязнителей в продуктах питания. Данный элективный курс предоставил Вам знания и умения, которые позволят сохранить и приумножить свое здоровье.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гора, Е.П. Экология человека [Текст]: учебное пособие для вузов / Е.П. Гора. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2007. – 540 с.

2. Губорева, Л.Ю. Экология человека [Текст]: практикум для вузов / Л.Ю. Губорева. – М. : Владос, 2003. – 112 с.

3. Жуйкова, Т.В. Экология человека [Текст]: учебник для вузов / Т.В. Жуйкова. – Нижний Тагил : Нижнетагильская государственная педагогическая академия, 2008. – 336 с.

4. Лозановская, Н.И Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении [Текст] : учебное пособие для вузов / Н.И. Лозановская. – М. : Высшая школа, 1998. – 287 с.

5. Лукаткин, А.С. Биология с основами экологии [Текст] : учебник для студентов вузов / А.С. Лукаткин. – М. : Академия, 2006. – 400 с.

6. Миронова, И.В. Экологический проект «Антиреклама продуктов питания» / И.В. Миронова // Биология в школе. – 2009. – №7. – С. 57-59.

7. Муровей, Л.А. Экология и безопасность жизнедеятельности [Текст] : учебное пособие для вузов / Л.А. Муровей. – М. : Юнити-донс, 2005. – 236.с.

8. Недорубова, И.В. Урок – исследование по теме «Пищевые добавки и здоровье человека» / И.В. Недорубова // Биология в школе. – №1. – 2007. – С. 30-32.

9. Николайкин, Н.В. Экология [Текст] : учебник для вузов / Н.И. Николайкин. – М. : Дрофа, 2006. – 622 с.

10. Новиков, Ю.Б. Экология окружающей среды и человека [Текст] : учебное пособие для вузов / Ю.Б. Новиков. - М. :Агенство Фаир, 1998. – 320.с.

11. Пивоваров, Ю.П. Радиоционная экология [Текст] : учебное пособие для вузов / Ю.П. Пивоваров, В.П. Михайлев. – М. : Академия, 2004. – 240 с.

12. Прохаров, Б.Б. Социальная экология [Текст] : учебник для студентов вуза / Б.Б. Прохоров. – М. : Академия, 2005. – 416 с.

13. Прохаров, Б.Б. Экология человека [Текст] : учебник для студентов вуза / Б.Б. Прохаров. – М. : Академия, 2008. – 356 с.

14. Скальный, П.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека [Текст] : учебник для вузов / П.В. Скальный. – М. : Владос, 2003. – 216 с.

15. Трушкина, Л.Ю. Общая гигиена с основами экологии [Текст] : учебник для студентов вуза / Л.Ю. Трушкина. – Ростов на дону : Феникс, 2004. – 416 с.

16. Харрисон, Дж. Биология человека [Текст] : Дж. Харрисон, Дж. Уайнер, Дж. Тайнер. – М. : Мир, 1968. – 438 с.

17. Экологические проблемы питания [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://works.tarefer.ru/51/101411/index.html. – Загл. с экрана.

Учебное издание

Калугин Сергей Григорьевич

Шарыпова Надежда Владимировна

Экология питания

Формат 60^х90 ¹/₁₆ Бумага офисная.

Гарнитура Times New Roman.

Усл.печ.л. 3,25 Уч.-изд.л. 2,01 Тираж 50 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета

ФГБОУ ВПО «Шадринский государственный педагогический институт»

641870, Шадринск, ул. К. Либкнехта, 3

53