Compoziţia chimică a produselor alimentare

Sistematizarea componentelor chimice din produsele alimentare

Din punct de vedere chimic, produsele alimentare sunt constituite din substanta uscata (SU) si apa. În componenta substantei uscate intra substante anorganice, (minerale) si substante organice (SO) reprezentate de proteine, lipide (grasimi), si glucide; în afara acestor macro-componente, în mod curent sunt evidentiate o serie de substante care, din punct de vedere chimic fac parte din substantele organice amintite dar datorita importantei lor sunt determinate/analizate distinctiv: vitamine, enzime, acizi organici si altele.

În functie de provenienta lor, componentele unui produs alimentar pot fi:

• substante originare (native), care se gasesc în mod natural în materiile prime si care în general sunt cunoscute si controlabile;
• substante adaugate, reprezentate de regula de asa numitii aditivi alimentari; adaugarea lor se face în scop tehnologic, nutritional sau comercial, fiind admise în anumite doze si la anumite categorii de produse, conform standardelor sau altor reglementari în domeniu; sunt substante controlabile, cunoscandu-se cu exactitate ce produs a fost adaugat si în ce cantitate.
• contaminanti - substante straine produsului normal, care îi afecteaza negativ calitatea si îndeosebi inocuitatea (calitatea produsului de a nu fi periculos pentru organism, de a fi inofensiv/sigur); sunt substante ajunse de regula accidental în materii prime sau produse micotoxine, substante eliberate din utilaje sau ambalaje, substante medicamentoase, substante din aer cum ar fi: emisii de gaze, metale grele, pulberi etc); unele dintre aceste substante se pot forma în procesele de degradare/alterare a produselor. De mentionat ca exista standarde si reglementari care precizeaza nivelul maxim admis de astfel de substante.

Exprimarea continutului unui produs alimentar într-o substanta oarecare se poate realiza diferit, în functie de tipul acesteia:

• în valori relative (%)(echivalent a x grame substanta în 100 grame produs);
• gravimetric (g sau mg de substanta în 100 grame produs);
• în parti pe milion (ppm, echivalent a 0,1 mg substanta în 100 grame produs );

Pentru unele substante se folosesc unitati de masura speciale, specifice:

• unitati internationale (UI, pentru unele vitamine, substante medicamentoase etc);
• în unitati de activitate enzimatica, pentru enzime (dupa metoda folosita) etc.

Apa si rolul sau în stabilirea calitatii produselor alimentare

Apa reprezinta un component important al produselor alimentare de origine vegetala si animala.Ea se gaseste în proportii foarte variabile (0,1...peste 95 %) în toate produsele alimentare. Astfel: zaharul contine 0,1-0,15 % apa; untura, untul topit: sub 1 % (dar untul de masa are 15-40% apa); produsele deshidratate (uscate artificial): 2-5 % (ex. lapte praf, praf de oua etc.); semintele (cereale, leguminoase, oleaginoase): 10-15 %; painea: 25-45 %; carnea si preparatele din carne: 55-75 %; legumele si fructele: 65-95 %; laptele, berea: 87-90 %; ceaiurile, bauturile racoritoare: 95-98 % apa etc.

Apa din produsele alimentare are ca surse de provenienta materiile prime, vaporii din atmosfera si adaosurile tehnologice. În procesele tehnologice trebuie folosita apa potabila, care sa întruneasca anumite conditii precum: sa fie incolora, inodora, relativ insipida, clar transparenta, fara substante toxice si bacterii patogene, cu un continut admis de impuritati (inclusiv saruri minerale, gaze dizolvate) si microorganisme.

Apa influenteaza direct calitatea produselor, atat prin cantitate cat si prin starea în care se gaseste; în produsele alimentare apa se gaseste în stare libera si în stare legata.

Avand rolul de a dizolva în masa ei celelalte substante chimice, apa reprezinta un mediu nutritiv necesar activitatii enzimelor bacteriene. De aceea, continutul în apa al produselor alimentare este urmarit si precizat în standarde, ca element esential în functie de care sunt stabilite conditiile si durata de pastrare a alimentelor.

De asemenea, continutul în apa influenteaza perceptia consumatorului fata de unele caracteristici ale produselor (ex: prospetime).

Continutul în apa (respectiv, în substanta uscata - prin diferenta) este un indicator de calitate, îndeosebi pentru produsele la care corectarea umiditatii la valori optime este posibila si necesara (ex. cereale, branzeturi, preparate din carne, produse zaharoase etc)

Pentru organismul uman apa este indispensabila (vitala), îndeplinind diverse roluri precum: solvent si mediu transportor (permite absorbtia substantelor solubile si eliminarea unor produsi metabolici); participa la numeroase reactii biochimice; rol în termoreglare; rol de lubrifiant (ex: lichidul sinovial); rol de protectie (ex. lacrimi) etc.

Substantele minerale

Produsele alimentare contin substante minerale în cantitati variabile atat în ceea ce priveste felul elementelor cat si proportia fata de celelalte componente chimice. Substantele minerale se gasesc în toate organismele vegetale si în toate tesuturile animale, rolul lor în metabolism fiind bine precizat.

Desi reprezinta doar cca. 6% din greutatea corpului omenesc, rolul lor în roganism este foarte important, concretizandu-se prin functii precum:

• constituie suportul structural pentru schelet (îndeosebi Ca, P, Mg);
• asigura mentinerea echilibrului acido-bazic în organism;
• asigura presiunea osmotica specifica intra/extra celulara;
• asigura excitabilitatea neuro-musculara
• activeaza numeroase sisteme enzimatice etc.

Produsele alimentare au un continut variabil de substante minerale, în concordanta cu repartitia acestora în materiile prime de origine vegetala si animala din care se obtin respectivele produse. Astfel, partile vegetative aeriene ale plantelor si partile periferice ale semintelor sunt mai bogate în substante minerale decat tuberculii, radacinile si bulbii. Carnea animalelor tinere contine o cantitate de substante minerale mai redusa decat cea provenita de la animalele adulte; la animalele de aceeasi varsta, carnea slaba contine mai multe substante minerale decat carnea grasa.

De asemenea, în carnea vietatilor marine si în tesuturile plantelor marine exista o mai mare varietate de substante minerale decat la cele de apa dulce, aspect explicat prin bogatia în substante minerale a apei marine.

Dupa proportia/cantitatea în care se gasesc în organism substantele minerale se clasifica în:

• macroelemente (peste 100 ppm) : calciul (Ca), fosforul (P), magneziul (Mg), natriu (Na), potasiu (K), clor (Cl), sulf (S);
• microelemente , numite si oligoelemente (sub 100 ppm) : Fe, Cu, Co, Cr, Zn, Se, I, F, Mn, Mo etc.
• ultramicroelemente (elemente de radioactivitate naturala, care se gasesc în tesuturi în cantitati infime) : uraniu, radiu etc.

Unele minerale pot fi toxice pentru organismul uman (As, Pb, Mo, Zn, Cu, F, Se, Hg) în conditiile în care prezenta lor depaseste anumite limite cantitative.

Continutul produselor alimentare în substante minerale se determina prin calcinare (ardere la +550oC, timp de 8-10 ore). Cenusa totala rezultata prin calcinare exprima continutul global de substante minerale existente în produse; ea include pe langa substantele minerale native (proprii produsului alimentar) si substante minerale încorporate sau de impurificare.

Calciul este elementul mineral care se gaseste în cantitatea cea mai mare în organism (1,5-2%, din care 99 % se afla în tesuturile osoase si dentare).

Fixarea Ca în organism este dependenta de prezenta vitaminei D si influentata negativ de prezenta în hrana a unor acizi (ex. ac. oxalic, fitic, malic etc.) care conduc la formarea unor saruri din care calciul nu poate fi metabolizat (oxalati, malati etc.) si de excesul de P. Eliminarea Ca din organism este accelerata în prezenta unor substante cum este cofeina. Nivelul Ca din sange este reglat prin interventia a doi hormoni: parathormon si calcitonina. Asimilarea normala a calciului de catre organism depinde si de cantitatea de fosfor existenta în hrana ingerata, raportul Ca/P trebuind sa fie de 1,3...1,5 / 1.

Dintre principalele functii ale calciului în organism amintim:

• component structural al oaselor si dintilor; insuficienta calciului în alimente provoaca unele disfunctii grave (rahitism, osteoporoza);
• rol în excitatia si contractia musculara; insuficienta sa conduce la hipocalcemie/spasmofilie, manifestata prin tetanie);
• rol în coagularea sangelui (carenta în Ca creste timpul de coagulare);
• rol în activitatea sistemelor enzimatice, la nivel celular.

Excesul de Ca (hipercalcemia) conduce la depuneri aberante de depozite minerale (calculi biliari/renali, osteofite articulare etc)

Cele mai importante surse alimentare de calciu sunt laptele si branzeturile, care contin cantitati mari din acest element si care întrunesc conditiile necesare unei bune asimilari; dintre produsele alimentare vegetale (care contin cantitati mai mici de calciu si cu un coeficient de utilizare digestiva mai redus) mai importante sunt: semintele de leguminoase, patrunjelul, spanacul, varza, guliile, andivele etc.

Fosforul reprezinta circa 1% din greutatea organismului uman, aproximtaiv 80% din acesta fiind localizat în oase si dinti (contin 17-18% P); restul de circa 20% se gaseste în tesuturile moi, unde îndeplineste un rol plastic si numeroase roluri functionale.

Fosforul îndeplineste numeroase functii în organism, dintre care mentionam:

• rol multiplu în structura tesuturilor osoase;
• este constituient al acizilor nucleici (ADN - acid dezoxiribonucleic si ARN - acid ribonucleic) care intervin în sinteza proteinelor, în multiplicarea celulara si în transmiterea caracterelor ereditare;
• intra în componenta ATP (adenozintrifosfat), principalul depozit de energie necesar în travaliul muscular, activitatea nervoasa, procesele vitale din organism;
• sub forma de fosfolipide intra în structura celulelor si membranelor celulare regland transportul solutiilor prin acestea;
• intervine în metabolizarea glucidelor, a acizilor grasi si aminoacizilor etc.

Fosforul este larg raspandit în produsele alimentare, riscul aportului insuficient în acest element fiind destul de rar. Regimurile alimentare care satisfac necesarul de calciu satisfac si necesarul de fosfor.

Pestele, tarata de grau, laptele, branzeturile, ouale ficatul contribuie cu cantitati mari de fosfor usor asimilabil de catre organismul uman.

Magneziul este un macroelement prezent în toate tesuturile organismului uman, cea mai mare cantitate fiind regasita în oase (cca 0,7%).

Magneziul catalizeaza numeroase reactii metabolice: este activator al unor enzime care intervin în sinteza proteinelor, în metabolismul glucidelor si lipidelor.

Cele mai bogate surse de Mg sunt legumele verzi (fiind constituient al clorofilei) dar si fructele, carnea, ficatul, leginoasele, derivatele cerealiere etc.

Potasiul se gaseste concentrat mai ales în lichidele intracelulare. El este necesar pentru buna desfasurare a proceselor metabolice.

În conditii obisnuite, alimentele furnizeaza suficient potasiu care este usor asimilat de catre organism. El este larg raspandit în produsele alimentare, mai bogate în acest element fiind: carnea, pestele, legumele (tomate, cartofi etc), fructele (mere, struguri, portocale etc), boabele de cereale, semintele de floarea soarelui.

Sodiul se gaseste în special în spatiul extracelular si împreuna cu potasiul participa la reglarea echilibrului apei în organism, la pastrarea echilibrului acido-bazic; contribuie la mentinerea presiunii osmotice; este un stimulator al tonusului neuromuscular.

Sodiul se gaseste în special în produsele alimentare de origine marina dar si în unele legume cum sunt: sfecla, morcovul etc. Aportul suplimentar se sodiu se realizeaza prin suplimentarea alimentatiei cu NaCl (sare de bucatarie).

Clorul este prezent numai în lichidele extracelulare. Participa la mentinerea echilibrului acidobazic iar prin combinatie cu hidrogenul formeaza HCl cu rol în digestie.

Clorul se gaseste în cantitati relativ mari în algele marine precum si în alte surse. Necesarul de Cl este acoperit printr-o alimentatie obisnuita, mai ales în calitate de component al sarii de bucatarie.

Sulful este un component important al organismului uman. El este necesar pentru sinteza aminoacizilor sulfurati (metionina, cistina), intrand în alcatuirea proteinelor, îndeosebi a cheratinelor (care se gasesc în par, unghii); participa si la sinteza unor vitamine (tiamina, biotina). Cele mai bogate surse de sulf sunt alimenatele de origine animala, leguminoasele, cerealele, nucile.

Fierul - se gaseste în organism sub diverse forme si combinatii:

• ca fier activ preponderent în sange; intra în compozitia hemoglobinei din eritrocite si a unor enzime oxidante, îndeplinind rolul de transportor al O2 si CO2;
• este un component al mioglobinei, miozinei si actiomiozinei din muschi;
• în plasma sanguina este transportat legat de o proteina specifica: transferina;
• este stocat - în ficat, splina, maduva - sub forma de feritina, hemosiderina etc.

Insuficienta fierului, datorata aportului alimentar deficitar sau pierderilor exagerate se manifesta prin anemie (scaderea numarului de globule rosii din sange).

Cele mai bogate produse alimentare în fier sunt: organele (ficat), carnea macra, pestele, spanacul, urzicile etc.

Cuprul se gaseste sub forma de urme în toate tesuturile, cantitatile cele mai mari fiind concentrate în ficat, rinichi, maduva osoasa, inima, creier.

Are rol în formarea melaninei, elastinei, colagenului, în protectia sistemului nervos central etc.

Carenta cuprului în organism se manifesta prin anemie hipocromica (pete depigmentate), deprecierea parului, încetinirea cresterii etc.

Cobaltul este constituent al vitaminei B12 (ciancobalamina), intervenind în hematopoeza si în diverse procese metabolice.

Alimentatia obisnuita furnizeaza cantitati suficiente de cobalt în organism. Se gaseste în carne, lapte si alte produse de origine animala.

Cromul este concentrat mai ales în par, splina, rinichi. Principalul sau rol în organism este cel de activitor al unor enzime implicate în metabolismul glucozei, în sinteza acizilor grasi si ai colesterolului. Prezenta si asimilarea sa corespunzatoare în organism poate preveni diabetul, obezitatea etc.

Zincul este implicat în numeroase sisteme enzimatice din organismul uman. Sunt relativ bogate în zinc boabele cerelelor, semintele de dovleac, drojdia de bere etc.

Seleniul este un element chimic descoperit în anul 1817 si numit astfel dupa denumirea greaca a lunii, Selena. Anterior anului 1957 seleniul era considerat un element toxic. El este un component esential al enzimei glutationperoxidaza, care neutralizeaza peroxizii si previne formarea radicalilor liberi, fiind unul dintre cei mai puternici antioxidanti. Seleniul are si un important rol în buna functionare a sistemului imunitar; de altfel, s-a confirmat faptul ca suplimentarea hranei cu seleniu previne aparitia cancerului. Asociat cu vitamina E, seleniul intervine în sustinerea cresterii normale si a fertilitatii; efectele sale benefice sunt amplificate si atunci cand este asociat cu aminoacizi sulfurati (ex. selenometionina), vitaminele E si A.

Ca surse de seleniu mentionam produsele de origine animala, unele legume si fructe, derivatele cerealiere.

Iodul este un oligoelement necesar pentru sinteza hormonilor tiroidieni (tiroxina si triiodotironina), cel mai important rol al sau fiind de a asigura buna functionare a glandei tiroide. Prin intermediul hormonilor tiroidieni, iodul participa la stimularea ritmului metabolic (lipidic, bazal) la producerea de energie si promovarea cresterii.

Carenta de iod în organism se manifesta prin reducerea cantitatii de hormoni tiroidieni, glanda tiroida îsi mareste volumul (apre gusa endemica), se încetineste ritmul metabolic, functiile mentale scad (cretinism), apare obezitatea si numeroase tulburari nervoase. Deficienta iodului poate fi cauzata si de prezenta anumitor compusi chimici (factori goitrogeni, care blocheaza utilizarea iodului în organism) în produsele alimentare consumate în stare cruda (ex: în varza).

Cele mai bogate surse alimentare de iod sunt produsele comestibile provenite din apa marilor si oceanelor: pestele, scoicile, algele marine.

Continutul în iod al produselor vegetale depinde de continutul solului pe care acestea au fost cultivate, respectiv în cazul produselor de origine animala, de continutul în iod al furajelor administrate animalelor. În Romania solul din zonele muntoase si subcarpatice are un continut mai redus de iod, apa fiind si ea saraca în acest element; pentru a corecta acest deficit se utilizeaza în alimentatie sare iodata.

Fluorul este localizat aproape în întregime în oase si dinti, avand rol în prevenirea cariei dentare dar si a osteoporozei. Sursa principala de fluor este apa de baut.

Manganul este esential pentru sinteza matricei oaselor; de asemenea are rol de activator enzimatic, intervine în metabolismul lipidic (sinteza colesterolului, a acizilor grasi), în dezvoltarea urechii interne, functionarea normala a glandelor sexuale si utilizarea corespunzatoare a vitaminei Bi. Principalele surse de Mn sunt produsele alimentare cerealiere, leguminoasele, nucile, cafeaua etc.

Molibden. Rolul sau în organism a fost evidentiat dupa anul 1950, ca si component al unor enzime, participand la procesele de oxidare a grasimilor, de mobilizare a fierului din rezervele hepatice etc. Produse alimentare bogate în Mo sunt: ficatul, rinichii, leguminoasele si derivatele cerealiere cu grad mare de extractie.

Substantele azotate

Analiza chimica uzuala vizeaza determinarea totalitatii substantelor cu azot din produsele alimentare, reunite sub denumirea de "proteina bruta" (metoda Kjeldahl).

Proteinele contin în medie 16% N; determinarea continutului în proteina bruta vizeaza în fapt, determinarea cantitatii de azot din proba analizata si estimarea proteinei prin înmultire cu factorul 6,25 (unui g de N îi corespund 100/16 = 6,25 g de proteina).

Desi proteinele sunt definite ca fiind substante organice cu azot (contin obligatoriu C, H, O si N), nu toti compusii azotati aflati în produsele alimentare sunt de natura proteica.

Proteidele (proteinele propriu-zise) sunt formate din unul sau mai multe lanturi de aminoacizi.

Ele se clasifica în:

• holoproteide (alcatuite numai din aminoacizi);
• heteroproteide (formate din aminoacizi + alte grupari).

Cele mai importante holoproteide sunt:

• Albumine : lactalbumina (în lapte), ovalbumina (în albusul de ou), leucozina (grau), legumelina (boabele de mazare etc.);
• Globuline : miozina, fibrinogenogenul (în carne), lactoglobulina (lapte), ovoglobulina (în oua) faseolina (în boabele de fasole), legumina (în mazare) etc.;
• Gluteline : se gasesc numai în plante, mai ales în frunze si seminte: gluteina (în grau), glutenina (în secara), orizeina (în orez);
• Prolamine : sunt proteine de origine vegetala care se gasesc în semintele cerealelor: gliadina (în grau, secara), zeina (în porumb), hordeina (în orz) etc.
• Protamine si histone , care intra în componenta ADN cromozomial;
• Scleroproteidele : colagenul (în piele, tendoane), elastina (în tesutul conjunctiv, cartilagii, peretii vasculari), oseina (în oase), cheratina (în par, pene, unghii, copite, coarne; este nedigestibila) etc.

Heteroproteide contin alaturi de aminoacizi si un grup prostetic neazotat (glicidic, lipidic, mineral); sunt grupate în:

• Nucleoproteide : formate din histone sau protamine în combinatie cu aczii nucleici (în carne, peste, drojdii, bacterii etc);
• Fosfoproteide : alcatuite din proteine si acid fosforic: cazeina (în lapte), vitelina (în galbenusul oualor), ihtulina (în icrele de peste) etc;
• Cromoproteide :, formate dintr-o proteina si un pigment: cel mai important reprezentant pentru aceasta grupa este hemoglobina formata din globina si hematina;
• Glicoproteide : au ca parte neproteica o glucida simpla: mucoproteide
• Lipoproteide : au ca parte neproteica un compus lipidic lecitina).

Aminoacizii reprezinta elementele structurale de baza ale proteinelor, ca si stadiul lor final de scindare digestiva.

Se clasifica în mod curent în:

• esentiali : aportul lor prin hrana este obligatoriu deoarece nu sunt sintetizati în organism în cantitatile necesare (sau în unele cazuri chiar deloc); la mamifere întalnim 10 aminoacizi esentiali: arginina, fenilalanina, histidina, izoleucina, leucina, lizina, metionina, treonina, triptofanul,valina; unele lucrari de specialitate recunosc doar 8 aminoacizi ca esentiali, neincluzand în aceasta categorie histidina si arginina, pe motiv ca în absenta lor cresterea nu se opreste (ca în cazul celorlalti opt) ci doar încetineste;
• semiesentiali : pot fi sintetizati în organism pe baza unor precursori esentiali: cistina (se sintetizeaza pe baza metioninei) si tirozina (pe baza fenilalaninei);
• neesentiali : acestia pot fi sintetizati în organism în cantitatile necesare, fara restrictii: glicina, serina, prolina, alanina, acid aspartic, acid glutamic etc.

Valoarea biologica a proteinelor unui aliment este data de continutul în aminoacizi esentiali si de raportul dintre acestia, prin comparatie cu cerintele organismului. Ca atare, continutul de aminoacizi si structura acestora trebuie sa reprezinte un factor principal de apreciere si evaluare a calitatii produselor alimentare.

Se poate spune ca sinteza proteica în organismul uman este practic continua si ca aportul de aminoacizi trebuie sa fie suficient, în special în ceea ce priveste aminoacizii esentiali . Necesarul zilnic minim de aminoacizi la om este apreciat la 44-56 grame, organismul avand nevoie continua de aminoacizi pentru a fabrica în fiecare secunda aproximativ 2,5 milioane de globule rosii, ca si pentru a înlocui alte celule.

Principalele functii ale proteinelor în organism sunt:

• rol plastic : sunt constituenti structurali ai celulelor, tesuturilor, asigurand cresterea organismului;
• rol energetic : atunci cand aceste substante abunda, sau cand hrana este saraca în lipide si glucide, furnizeaza circa 4,1 kcal/g;
• rol biologic activ : functia catalitica se manifesta prin aceea ca intra în constitutia enzimelor si a unor vitamine).

La un anumit pH (specific), proteinele precipita (ex: coagularea cazeinei din lapte pentru producerea branzeturilor).

Proteinele pot fi denaturate sub actiunea unor factori fizici (temperatura ridicata, radiatii) sau chimici (acizi, baze, metale grele), reversibil sau - daca actiunea este puternica - ireversibil.

În produsele alimentare proteinele se gasesc în proportii variabile:

• practic lipsesc în majoritatea bauturilor, cu exceptia berii si a unor stimulente (energizante tip Red Bull care contin alcaloizi de tipul cafeinei, taurinei etc.);
• proportii foarte mici (1-3 %) în tuberculi, radacini, legume, fructe;
• proportii reduse (8-15%) în semintele de cereale (porumb, orez, orz, secara, grau);
• proportii medii (20-30%) în semintele de leguminoase (soia, fasole, mazare);
• proportii ridicate în produsele de origine animala (în lapte 3,5-5% dar cca 20% în SU, în oua cca 13% dar cca 50% în SU, în carne 15-20% dar 40-60% în SU etc.).

Lipidele (grasimile)

Lipidele sunt esteri ai alcoolilor cu acizi grasi. Ele sunt insolubile în apa, dar solubile în solventi organici (proprietate folosita pentru extragerea lor cu eter, benzen, acetona etc., respectiv determinarea indirecta prin metoda Soxhlet, ceea ce rezulta fiind "grasime bruta").

În functie de compozitia lor chimica, lipidele se împart în:

• lipide simple (formate din carbon, hidrogen si oxigen): acizi, grasi, gliceride (esteri ai glicerolului - îndeosebi trigliceride), steride (steroli, ex: colesterol), ceride etc.
• lipide complexe (alaturi de C, H si O mai contin si alte substante): fosfolipide (ex: cefaline, lecitine) etc.

Gliceridele sunt esteri ai glicerolului cu un singur acid gras (butiric, palmitic, stearic etc.) sau cu doi sau trei acizi grasi diferiti (digliceride, trigliceride). Asemenea gliceride sunt raspandite în toate organismele vegetale si animale, acumulandu-se ca substante de rezerva. În organismul animal se gasesc depozite în tesuturile adipoase (subcutanate, în jurul organelor interne etc), iar dintre vegetale, cele mai bogate în grasimi sunt semintele de oleaginoase (floarea soarelui, soia), maslinele, arahidele, nucile etc.

Steridele sunt esteri ai alcoolilor monovalenti, aromatici (steroli) cu acizi grasi. Cele mai importante steride sunt ergosterina si colesterina; colesterina participa la formarea acizilor biliari, neutralizeaza actiunea toxinelor etc. iar ergosterina este precursor al vitaminei D.

Dintre lipidele complexe, cele mai importante sunt fosfolipidele (ex. lecitine, cefaline). Lecitinele favorizeaza cresterea organismelor tinere. De asemenea, sunt folosite ca emulgatori la fabricarea ciocolatei, a margarinei etc. Cele mai importante surse pentru lecitina sunt: boabele de cereale si soia, semintele plantelor oleaginoase, creierul, galbenusul de ou etc.

Acizii grasi sunt compusi organici cu lantul molecular mare, continand un numar par de atomi de carbon: între 2 (acid acetic) si 24 (acid lignoceric). Ei pot fi:

• saturati : acid acetic, butiric, caprilic, miristic, palmitic, stearic etc;
• nesaturati (în structura lor sunt prezente una sau mai multe duble legaturi de carbon -C=C-, unde atomul de H poate fi înlocuit): acidul oleic, linoleic, linolenic, arahidonic. Acizii linoleic si linolenic - si chiar si cel arahidonic - sunt considerati acizi grasi esentiali, pe de o parte pentru ca nu pot fi sintetizati în organism iar pe de alta parte si datorita rolului/efectelor lor în organism.

Lipidele îndeplinesc în organism mai multe functii:

• au rol plastic (unii acizi grasi sau fosfolipide intra îi alcatuirea membranelor celulare si a unor hormoni);
• au rol energetic (9,5 kcal/g - cea mai mare valoare dintre substantele organice);
• sunt vectori pentru vitaminele liposolubile;
• tesuturile adipoase ajuta la fixarea unor organe interne rinichi).

În produsele alimentare, lipidele se gasesc în proportii variabile:

• proportii reduse în legume, fructe (sub 1%, exceptie nuci, alune - cu peste 60%);
• 20-50% în semintele de oleaginoase (soia, floarea soarelui, rapita, arahide etc.);
• proportii variate în produsele de origine animala (oua 1-5%, lapte 2-7%, carne 2­45%, peste 2-25% etc.)

În cazul în care produsele mentionate nu sunt pastrate în conditii optime, grasimea sufera transformari (procese de oxidare) cu formare de produsi care imprima alimentelor gust si miros neplacut, ajungand în stare de alterare (rancezire) si devenind improprii consumului.

Glucidele

Glucidele sunt cele mai raspandite substante organice si reprezinta componentul principal în substanta uscata a produselor vegetale. În functie de complexitatea lor chimica, ele se clasifica în grupe si subgrupe.

Un alt sistem de clasificare împarte glucidele în doua grupe:

• fibre (sau celuloza bruta): celuloza, hemiceluloza, lignina, pentozani, arabino-xilani;
• substante extractive neazotate: amidon, zaharuri (hexoze, oligozaharide), glicogen.

Monoglucidele sunt glucidele simple, practic formate dintr-o singura molecula glucidica, ca de ex. glucoza, fructoza, galactoza.

Glucoza este forma comuna de utilizare a glucidelor în organism ca sursa de energie. Se gaseste în stare libera în legume, fructe, boabe de cereale, faina, carne etc.

Fructoza se gaseste ca atare în fructele coapte si miere.

Galactoza se întalneste în lapte, creier si în unele produse vegetale numai sub forma combinata. Prin hidrolizarea zaharului din lapte (lactoza) se obtine galactoza.

Dintre hexoze, cea mai usor asimilabila de catre organismul uman este fructoza.

Oligoglucidele sunt formate din reuniunea a doua (diglucide) sau trei (triglucide) simple, într-o molecula complexa; cele mai raspandite sunt diglucidele.

Zaharoza este formata dintr-o molecula de glucoza si una de fructoza. Se gaseste în cantitate mare în sfecla de zahar (18-20%), în trestia de zahar (14-24%) si în cantitati reduse în fructe, legume si alte produse vegetale.

Maltoza (zahar de malt) este formata din doua molecule de glucoza. Se gaseste în cantitate mare în orzul germinat (malt) si în alte cereale încoltite.

Lactoza (zaharul din lapte) este formata dintr-o molecula de glucoza si una de galactoza. Se gaseste în cantitati mari (3-6%) în lapte (de vaca, oaie etc.). Sub actiunea bacteriilor lactice, lactoza este descompusa în acid lactic, însusire care sta la baza obtinerii produselor lactate fermentate (iaurturi, branzeturi etc.).

Rafinoza este mai rar întalnita; prin descompunerea sa rezulta glucoza, fructoza si galactoza. Se gaseste în boabe de porumb, cicoare, sfecla.

Poliglucidele sunt substante complexe, cu masa moleculara mare, alcatuite dintr-un

numar mare de monoglucide legate chimic între ele. Sub actiunea unor acizi sau enzime, poliglucidele sunt scindate treptat pana la monoglucidele care le compun.

Amidonul se prezinta sub forma de granule si este alcatuit din amilopectina (în învelis) si amiloza (în interior); în prezenta iodului si a apei da o culoare albastra ce dispare la cald si reapare la rece; la microscop prezinta o granulatie specifica plantei; la cald se cleifica. Amidonul se gaseste în proportii ridicate în multe produse alimentare de origine vegetala: 65­70% în grau, 12-27% în cartofi, 50-60% în boabele de mazare etc.

Celuloza este componentul de baza al membranelor celulare vegetale. Are un rol nutritiv mai redus în organismul uman deoarece nu este degradata digestiv (lipsesc enzimele) dar este important rolul sau dietetic, de favorizare a tranzitului digestiv (stimuleaza peristaltismul intestinal). Continutul în celuloza al produselor vegetale este variabil: cereale 1,6-2,7%; legume 2,2-2,8%; fructe 0,5-1,3%.

Inulina se gaseste în napi (topinambur); prin hidroliza inulinei se obtine fructoza.

Glicogenul este singura forma de depozitare (redusa) a glucidelor în organismul uman/animal, în urma digestiei, absorbtiei si metabolizarii glucidelor la nivelul ficatului; indicator este nivelul glicogenului din sange.

Hexozele si diglucidele au gust dulce, etalonul pentru aceasta senzatie fiind zaharoza (1); glucoza 0,74; maltoza 0,4; lactoza 0,16; fructoza 1,7; îndulcitori sintetici: zaharina si aspartamul 200x, xylitol 1000x, taumatina 3000x.

În organism, glucidele au rol preponderent energetic (desi valoarea lor energetica este de doar 4,2 kcal/g), deoarece au o pondere mare în alimentatie.

În produsele alimentare glucidele se gasesc în proportii variabile: 1-5 % în legume, 5­18 % în fructe, 50-85 % în semintele de cereale si leguminoase, 4-5 % în lapte (preponderent lactoza), sub 1% în carne (preponderent glicogen), cca 1% în oua.

Vitaminele

Denumirea vitaminelor, functiile pe care acestea le îndeplinesc în organism precum si sursele lor de provenienta sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1 Vitaminele - denumire, functii în organism si surse de provenienta

Vitaminele sunt compusi organici cu structura chimica variata, indispensabili vietii omului. Prima vitamina a fost descoperita abia în anul 1911, cand Cazimierz Funk a izolat din taratele de orz o substanta care vindeca boala beri-beri si care a primit denumirea de vitamina ("amina vitala") deoarece continea azot aminic si se arata indispensabila vietii (numita mai apoi tiamina sau vitamina Bi).

Uzual, vitaminele sunt clasificate dupa solubilitatea lor în:

• liposolubile: vitaminele A, D, E si K (mai nou si vit. F - acizii grasi esentiali);
• hidrosolubile (complexul de vitamine B si vitamina C).

În organism, vitaminele au rol functional, deoarece alaturi de enzime si hormoni, fac parte din grupa catalizatorilor biologici, controland diferite procese metabolice.

Cerintele zilnice ale omului variaza în functie de vitamina si individ, valorile medii fiind cuprinse între 0,2-5 mg/zi, cu exceptia vitaminei C, pentru care necesarul se ridica la 30-60

mg/zi.

Aportul vitaminic anormal determina tulburari specifice numite vitaminoze: avitaminoza în cazul lipsei totale a unei vitamine, hipovitaminoza în cazul insuficientei unei vitamine sau hzpervitaminoza în cazul excesului unei vitamine; aceste tulburari afecteaza sanatatea, cresterea si reproductia.

Continutul alimentelor în vitamine este foarte variabil.

De precizat si faptul ca vitaminele sunt în general sensibile la oxidari, lumina si temperaturi ridicate, dar stabilitatea lor difera de la caz la caz.

Pe langa sursele naturale de vitamine, în prezent este extinsa la scara industriala productia de vitamine de sinteza (pe cale chimica sau biotehnologica), ceea ce permite echilibrarea cu usurinta sau suplimentarea lor în hrana/alimente, conform cerintelor sau scopurilor urmarite (ex. "margarina... cu 3-8-12 vitamine", diverse sucuri etc.)

Acizii organici

Majoritatea produselor alimentare au o reactie acida datorita acizilor si sarurilor lor.

Acizii folositi în industria alimentara se împart în:

• acizi anorganici : acid fosforic, acid carbonic - folositi pentru acidularea unor bauturi;
• acizi organici : acid citric (în citrice), tartric (în struguri), succinic (fructe necoapte), acid formic (în fragi, zmeura, miere), acid acetic, acid lactic etc.

Acizii organici sunt specifici unor produse alimentare. Felul acizilor depinde de natura produselor; astfel în produsele vegetale predomina acizii organici: malic, citric, tartric, oxalic, lactic etc. iar în produsele animale acidul lactic. Acizii anorganici nu se gasesc în mod natural în produsele alimentare.

Efectul gustativ al acizilor este dat de gustul de acru (aciditatea gustativa). Cantitatea minima de acid dizolvat în apa care provoaca perceptia de acru se numeste prag de perceptie a gustului de acru, si este specific pentru fiecare acid.

Acizii se deosebesc între ei din punctul de vedere al efectului gustativ; astfel, cel mai puternic gust acru îl are acidul citric, urmat de acidul tartric, succinic, izosuccinic, lactic, acetic.

Experientele efectuate au demonstrat ca exista substante care intensifica gustul de acru, cum sunt taninurile, precum si substante care atenueaza aceasta senzatie, cum sunt mono si diglucidele.

Acizii sunt folositi în industria alimentara în scopuri precum:

• ca agenti de conservare: acidul acetic pentru conserve în otet), acidul lactic (de exemplu pentru muraturi) etc.; acidul lactic inhiba dezvoltarea microorganismelor nedorite, care prefera un mediu cu pH mai ridicat:
• ca aditivi alimentari: acidul citric ("sare de lamîie"), acidul tartric;
• pentru gustul de "acid" : acidul fosforic sau acidul carbonic în bauturi racoritoare.

Procesele de fermentatie nedorite care pot avea loc în unele produse alimentare

conduc la cresterea anormala a aciditatii, respectiv la "acrirea" produselor (lapte, paine, prajituri etc.); acest proces este un indicator al noncalitatii produselor respective. De aceea, cunoasterea unor limite normale de aciditate (prevazute în standarde, norme) prezinta o mare importanta îm aprecierea calitatii produselor alimentare.

În majoritatea produselor alimentare, continutul în acizi este redus (sub 1,5%): de exemplu, în tomate 0,45% (acid malic), în varza murata 1,2% (acid lactic) etc.

Enzimele

Enzimele sunt substante organice de natura proteica, secretate de celula vie si care au rol de biocatalizatori (initiaza si maresc viteza de desfasurare a reactiilor chimice intra sau extracelulare din organism de mii/milioane de ori). Caracteristic enzimelor este faptul ca au specificitate de actiune, în sensul ca o enzima catalizeaza numai o anumita reactie (de degradare sau de asociere) si numai pentru o anumita substanta pe care o recunoaste chimic (denumita substrat).

Ca orice catalizator, enzimele nu se consuma în reactia chimica pe care o catalizeaza. Actiunea lor este optima la anumiti parametrii de mediu (temperatura, pH), dar ca orice proteine sunt termolabile fiind denaturate la temperaturi înalte (de peste 100oC) si de durata.

Cele mai importante grupe de ezime sunt:

• cu rol major în procesul de respiratie celulara, realizand transferul de oxigen (oxidazele) si hidrogen (hidrogenazele); de exemplu, catalaza, peroxidaza sunt indicatori de calitate microbiologica a laptelui, prezenta lor indicand multiplicarea microorganismelor;
• hidrolazele sunt enzime de digestie cu rol de scindare a macromoleculelor substantelor nutritive complexe pana la monomeri ce pot traversa peretele intestinal si pot fi metabolizati; ele actioneaza numai în prezenta apei si poarta numele substantei pe care celulaza, proteaza, lipaza, amilaza, pectinaza etc.);
• izomerazele sunt enzime care transforma un izomer în altul (de transformarea glucozei în fructoza).

În produsele alimentare se întalnesc numeroase enzime, activitatea lor manifestandu- se cu diferite grade de intensitate, atat în timpul producerii cat si pe perioada pastrarii lor.

Alte substante

În produsele alimentare pot fi evidentiate si alte substante înafara celor prezentate, cum ar fi: pigmenti (naturali sau artificiali), edulcoranti, emulsifianti si alte substante din grupa aditivilor alimentari precum si substante de impurificare (contaminanti) etc.