Определение калорийности пищевых продуктов
Определение калорийности пищевых продуктов основаны на определении теплотворной способности веществ. Под теплотворной способностью понимают количество теплоты, которое выделяется при полном окислении единицы массы вещества, выражается обычно в килокалориях на килограмм продукта. Калорийность пищевых продуктов обычно выражается в килокалориях на 100 грамм продукта.
Для пищевых продуктов различают брутто- и нетто-калорийность.
Брутто-калорийность – валовая калорийность продукта независимо от степени его усвояемости.
Нетто-калорийность – калорийность той части продукта, которая усваивается.
В среднем нетто-калорийность примерно равно 70 % от брутто-калорийности.
Различают физическую и физиологическую калорийность пищевых продуктов.
Под физической калорийностью понимают то количество тепла, которое выделяется при сжигании продукта калориметре.
Под физиологической калорийностью понимают то количество тепла, которое выделяется при окислении продукта в человеческом организме.
Жиры и углеводы при сжигании в калориметре и при окислении в организме дают одни и те же продукты, поэтому их физическая и физиологическая калорийность равны. Калорийность жиров равна 9,3 ккал/г; углеводов 4,1 ккал/г.
Конечные продукты сгорания белков в калориметре – вода, оксиды углерода и азота; в организме человека продукты окисления белков (мочевина, креатин, креатинин и др.) содержат еще некоторый запас потенциальной энергии, поэтому физиологическая калорийность белков (равная 4,1 ккал/г) ниже физической калорийности (равной 5,7 ккал/г).
Различают несколько методов определения калорийности:
1) Физический метод определения калорийности основан на определении количества теплоты, выделившейся при сжигании точной навески продукта в калориметре.
Калориметр представляет защитный толстостенный сосуд, внутри которого расположен калориметрический сосуд, заполняемый водой, которая служит приемником тепла. Внутри калориметрического сосуда расположены термометр, мешалка для выравнивания температуры воды и калориметрическая бомба – толстостенный цилиндр, закрываемый плотной крышкой, в котором в избытке кислорода сжигается анализируемый образец. При сжигании образца в калориметрической бомбе выделяется теплота, температура воды в калориметрическом сосуде повышается, что фиксируется термометром. Калорийность продукта определяют по специальной формуле с учетом температуры до, и после сжигания образца, массы образца, массы воды, использованной при анализе.
2) Химический метод определения калорийности сводится к химическому определению количества жиров, углеводов, белков на 100 г продукта и последующему расчету физиологической и физической калорийности с учетом калорийности каждого компонента продукта.
3) Табличный метод определения калорийности опирается на имеющиеся данные по определению химического состава пищевых продуктов, которые имеются в справочниках.
Хроматография
Хроматография является одним из наиболее универсальных методов анализа состава газообразных и жидких продуктов, чем объясняется ее широкое распространение практически во всех отраслях пищевой промышленности, как в лабораторных, так и в производственных условиях. Хроматографические методы применяются для определения практически всех компонентов, содержащихся в газообразных и жидких продуктах, но особенно эффективны они при измерении содержания малых и очень малых (микро- и нанограммовых) количеств анализируемых веществ, содержащихся в пищевых продуктах в виде микропримесей или остаточных элементов, например, пестицидов, переходящих в них из сельскохозяйственного сырья, и их метаболитов, высших спиртов и эфиров в ликероводочных изделиях и т.п.
Наряду с широкими аналитическими возможностями хроматография характеризуется сравнительно простым аппаратурным оформлением и обслуживанием. Как правило, хроматографические анализаторы являются унифицированными приборами, предназначенными для анализа группы многокомпонентных газовых смесей и жидкостей.
Хроматограф представляет собой анализатор газов и жидкостей, предназначенный для определения их состава в зависимости от способности входящих в них компонентов поглощаться сорбирующими веществами. Вещества, находящиеся в газовой или жидкостной смеси, образуют определенный сорбционный ряд вида А>Б>В…, выражающий относительное сорбционное сродство его членов к сорбенту. Каждый из членов сорбционного ряда, обладая большим сорбционным сродством, чем последующий, вытесняет его из соединения и в свою очередь вытесняется последующим.
Таким образом, хроматография представляет собой физико-химический метод разделения сложных смесей газов или жидкостей, при котором разделяемые компоненты распределяются между двумя фазами, одной и которых является движущийся поток анализируемого газа или жидкости (подвижная фаза), а второй – неподвижный сорбент с развитой поверхностью (неподвижная фаза), через которую движется анализируемый поток.
В хроматографическом анализаторе газов и жидкостей анализируемое вещество с помощью устройства ввода пробы поступает в хроматограф, где оно подхватывается подвижной фазой, подающейся от источника подвижной фазы, и вводится в хроматографическую разделительную колонку. Колонка заполнена сорбентом, являющимся неподвижной фазой, через который протекает подвижная фаза. При этом осуществляется перенос анализируемого вещества вдоль сорбента, в результате чего происходит разделение смеси на отдельные компоненты. На выходе колонки разделенные фракции анализируемых веществ поступают в детектор, сигнал от которого регистрируется и представляется наблюдателю с помощью измерительного устройства.
По типу используемых подвижных и неподвижных фаз хроматография классифицируется следующим образом, представленным в таблице 1
| Неподвижная фаза | Подвижная фаза | Тип хроматографии |
| Твердое тело Жидкость | Газ Жидкость Газ Жидкость | Газоадсобционная Жидкостно-адсорбционная Газожидкостная Жидкостно-жидкостная |
Газовые хроматографы предназначены для анализа сложных газовых смесей.
В качестве подвижной фазы в газовой хроматографии чаще всего используют чистые инертные газы, которые обеспечивают перемещение анализируемой смеси вдоль слоя сорбента. При этом они должны образовывать совершенную смесь с разделяемым веществом, отвечать требованиям работы соответствующих детекторов и не вступать ни в какие реакции с анализируемыми веществами. В качестве таких газов применяются азот, водород, гелий, аргон, диоксид углерода, воздух (хорошо очищенный и высушенный в специальных устройствах), реже – кислород. Все эти газы, кроме гелия, используются в сжатом виде.
В качестве сорбентов в газовой хроматографии широко используются полярные и неполярные сорбенты. Наиболее распространенными полярными сорбентами являются силикагель и алюмогель, неполярным – активный уголь. Также широко используются природные и искусственные силикаты и цеолиты. После обезвоживания они хорошо адсорбируют газ и пары.
В газожидкостной хроматографии неподвижной фазой служит жидкость, удерживаемая на носителях (твердой фазе), обладающих достаточно большой поверхностью и не реагирующих с ней даже при повышенных температурах. В качестве жидкой фазы широко используются сложные эфиры органических кислот, полиэтиленгликоль, а также растительные и животные масла, хорошо поглощающие ароматические углеводороды и другие компоненты. В качестве же твердой фазы, на которой удерживается жидкая фаза, применяются природные и искусственные силикаты с гранулами размером 0,1-0,25 мм, имеющие большую поверхность микропор. Последние и заполняются жидкой неподвижной фазой.
Жидкостные хроматографы предназначены для хроматографического (сорбционного) разделения веществ, находящихся в жидкой фазе, на их составляющие компоненты.
В качестве подвижной фазы, называемой в жидкостной хроматографии растворителем, используются жидкости, отвечающие следующим требованиям: обладают достаточной растворяющей способностью; не взаимодействуют с материалом колонки и с неподвижной фазой; обеспечивают совместимость растворителя и детектора.
Известно большое число растворителей, применяемых в качестве подвижной фазы в жидкостных хроматографах, которые подбираются, как правило, для анализа различных веществ эмпирически. Достаточно широко используются в качестве растворителей различные спирты и эфиры (этиленгликоль, метанол, этанол, пентан, уксусная кислота, пиридин, диоксан, бензол, диэтиловый эфир и многие другие). Растворители, как правило, хранятся в специальных резервуарах из нержавеющей стали или тефлона, снабженных некоторыми дополнительными устройствами для дегазации, обезвоживания, поддержания необходимой температуры и др.
В качестве подвижной фазы в жидкостной хроматографии используются твердые сорбенты или жидкие, наносимые на поверхностно-пористые насадки (носители). В качестве твердых сорбентов широко применяются такие полярные сорбенты, как силикагель, окись алюминия или другие неорганические вещества, а также активный уголь, являющийся наиболее распространенным неполярным сорбентом.
В качестве неподвижной фазы в жидкостно-жидкостной хроматографии используются жидкие адсорбенты, наносимые на твердое непроницаемое ядро – твердый носитель. В качестве таких твердых носителей применяются зерна силикагеля, ионообменных смол, поверхностно-травленных диатомитов, пористых стекол и др. с диаметром частиц сферической формы около 40 мкм. В качестве жидких неподвижных фаз, наносимых на носитель, широко применяются углеводородные полимеры, некоторые амины (например, этилендиамин), хлороформ, триэтиленгликоль и др. Обычно для разделения полярных веществ используют полярные неподвижные фазы и относительно неполярные подвижные фазы, причем этот выбор осуществляется главным образом эмпирически.
Дата добавления: 2016-10-26 ; просмотров: 6192 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Как определяют калорийность продуктов?
При выборе каких-либо продуктов питания на обратной стороне упаковки можно заметить информацию об их калорийности. С этим термином наверняка хорошо знакомы все те, кто тщательно следит за своим весом и подсчитывает калории, стараясь «втиснуться» в рамки своей нормы. Данные для всех продуктов уже рассчитаны, но как именно происходит этот процесс?
Что такое калория и калорийность?
Калория представляет собой количество энергии, которое нужно потратить на нагревание одного грамма воды – с 19,5 до 20,5 ℃. Калорийность или энергетическая ценность пищи – это количество энергии, которое получает организм, полностью усвоив еду.
Суточная потребность в калориях индивидуальна и зависит от пола, возраста, уровня физической активности и других факторов
Энергетическая ценность обычно указывается на упаковке. Ее расчеты выполняются исходя из 100 г или 100 мг продукта. В основном приводится информация в граммах относительно трех основных компонентов – белков, жиров и углеводов (БЖУ). Для калорийности предусмотрены специальные единицы: килоджоули (кДж) или килокалории (ккал).
Кто придумал калориметр и как он работает?
Первый калориметр сконструировал Джозеф Блек в 18 веке. С помощью прибора он определял теплоемкость разнообразных веществ. В дальнейшем изобретением воспользовались Лаплас и Лавуазье. Они измеряли объем тепла, который выделялся во время различных процессов. Например, определили количество теплоты, выделяемое порохом, углем, фосфором и водородом.
Ледяной калориметр Лавуазье-Лапласа. Рисунок 1801 г. и музейный экспонат
Модифицированный вариант прибора представлял собой камеру, в которую помещался объект. Камера была окружена ледяной рубашкой и воздушной прослойкой. Ученые взвешивали воду, которая образовывалась в результате действия тепла, исходящего от объекта. Такой калориметра назывался ледяным.
В конце 18 века эти же ученые поместили в свой прибор морскую свинку и смогли определить, что три важные функции организма связаны: испарение воды, дыхание и питание. Предполагается, что именно тогда и возникла мысль о том, что еда «сгорает» в организме.
В 19 веке химик Марселен Бертло повысил точность прибора. Появился водяной калориметр и калориметрическая бомба. Последнее устройство интересно тем, что при помощи него можно измерить быстрые тепловые реакции, к примеру, взрыв или горение.
В подобных калориметрах ученый-химик Юстус фон Либих в 19 веке экспериментировал над пищей. Как и Лавуазье, он считал, что еда для человека – своего рода топливо. Также он дал название этому «топливу»: белки, жиры и углеводы. А сжигая продукты в устройстве, Лавуазье измерял выделяемое тепло.
Наиболее продвинулся в вопросе определения калорийности пищи Уилбур Олин Этуотер. Он придумал схему для подсчета калорийности и смог измерить энергоемкость разных пищевых компонентов. Этуотер экспериментальным путем определил значения жиров (9 ккал/г), углеводов (4 ккал/г) и белков (4 ккал/г).
Калориметр в современном понимании представляет собой прибор, состоящий из двух сосудов. Небольшое количество пищи, ценность которой нужно измерить, измельчают, высушивают и помещают в малый сосуд. Также там присутствует кислород, необходимый для горения. Емкость герметично закрывается и вводится в сосуд большего размера. Он наполнен водой, объем и температура которой уже известны.
Устройство калориметра
В устройстве также предусмотрено специальное приспособление для воспламенения – например, провод, по которому передается электрический ток. Смесь поджигается, но благодаря герметичной емкости тепло никуда не уходит – оно нагревает металлические стенки емкости, и эта температура передается воде. Так как первоначальные свойства воды известны, остается только рассчитать количество выделенного тепла.
В наше время пищевая ценность базовых веществ и компонентов уже рассчитана. Поэтому определение калорийности происходит в лабораторных условиях с применением химического анализа. Во время него устанавливается содержание белков, жиров и углеводов, а затем производятся необходимые расчеты.
Калорийность продуктов определяется при помощи специального прибора – калориметра. Для определения ценности пищу помещают в специальный отсек, подвергают горению, и измеряют выделяемое количество тепла. Также проводится химический анализ продуктов.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Способы определения калорийности пищи
Определите массу пустой банки для продуктов.
Определим массу образца продуктов.
mжиров = 7 г; mбелка = 7 г;mуглеводов = 6 г.
Налить в предназначенную банку 100 мл воды
Положить образец пищи в предназначенную для этого банку.
Установить банку с образцом пищи непосредственно под банку с водой.
Поместить датчик температуры в воду.
Поджечь образец пищи и начать регистрацию данных на компьютер.
Спустя 100 с остановить регистрацию данных.
Сохранить данные опыта на компьютер.
Повторить п.п. 3-11.
Изменение температуры воды при сжигании образцов пищи отражены в приложении 2.
Анализ результатов эксперимента:
Найти изменение температуры воды (Δt) в процессе сгорания каждого образца пищи:
Δtбелка = 28 C 0
Δtжиров = 18 C 0
Δtуглеводов = 13 C 0
Рассчитайте с помощью уравнения (Q = c × m × Δt) количество тепла (Q), поглощённого водой.
Qбелка = 4,2 Дж/г × 100 г × 28 С 0 = 11760 Дж
Qжиров = 4,2 Дж/г × 100 г × 18 C 0 = 7560 Дж
Qуглеводов = 4,2 Дж/г × 100 г × 13 С 0 = 4730 Дж
Найти mпищи – массу пищи, которая сгорела.
Определите удельную теплоту (кДж/г) – количество тепла, поглощённого водой при сгорании.
Ебелков =11760 Дж ÷ 1 г = 11760 Дж/г ̴͂ 11,8 кДж/г
Ежиров = 7560 Дж ÷ 1 г = 7560 Дж/г ̴͂ 7,6 кДж/г
Еуглеводов = 5460 Дж ÷ 2 г = 2730 Дж/г ̴͂ 2,6 кДж/г
По имеющимся у нас данным заполним таблицу:
Выводы
По общей картине графиков мы наблюдаем что, температура при сжигании углеводов ниже, чем у белков и жиров. Учитывая то, что, сгоревшего продукта углевода было больше можно сделать вывод о том, что при активной деятельности количество углеводов сгорает больше, выделяя меньшее кол-во энергии, а белков по количеству с жирами одинаково, но энергетическая ёмкость белков гораздо выше жиров.
Наше тело, если его сравнивать с устройством, использовавшимся для проведения нашего исследования, играет роль «дымовой трубы». Кислород нашего организма как раз и обеспечивает «сгорание», то есть усвоение съеденной нами пищи, точно так же, как кислород, содержащийся в воздухе, поддерживает горение продуктов.
В результате сделанных расчётов, я выяснил, что можно компенсировать энергетические затраты человека. Данная работа имеет приоритет в том, что на основе правильных энергетических комбинаций, можно добиться того, что организм человека не будет испытывать потери энергии, а также потреблять энергии больше, чем он расходует в результате своей жизнедеятельности.
Заключение
Россия находится на третьем месте в мире по распространенности ожирения и избыточной массы тела: более 30 % трудоспособного населения страдает избыточной массой тела и ожирением. В то же время ни в отечественной науке, ни в государственной политике не прослеживается должного понимания, как масштабов проблемы, так и ее социального характера.
Всем должно быть ясно, что профилактика ожирения является одним из основополагающих принципов оздоровления нашего общества, так как основная причина высокой смертности тучных людей — это не само ожирение, а его тяжелые сопутствующие заболевания.
В ходе проведенной исследовательской работы мы не выявили больших проблем, касающихся питания школьников. Нужно разработать комплекс мер, направленных на профилактику нарушения веса.
Необходимо также вести пропаганду здорового образа жизни в частности разъяснять учащимся основы здорового питания. Придерживаться правил правильного питания совсем не сложно. Самое главное чтобы это вошло в привычку. Это должно стать приоритетным направлением в образовательном учреждении, т.к. последствия нарушения здорового питания будут сказываться и на дальнейшем учебном процессе, и в будущем на трудоспособности человека.
Список использованных источников и литературы
В процессе работы над данной темой мною была изучена и проанализирована научно – познавательная литература, которая помогла осуществить выполнение данной работы.
Цифровые лаборатории einstein™. Лабораторные работы по физике: Руководство для учителя. – Fourier Systems Ltd., 2013.
Приложение 1. Анкета «Питание подростка»
Отметьте свой ответ V
1. Сколько раз в день Вы едите? 1) 3-5 раз, 2) 1-2 раза, 3) 7-8 раз, сколько захочу.
2. Завтракаете ли Вы дома перед уходом в школу? 1) да, каждый день, 2) иногда не успеваю,3) не завтракаю.
3. Употребляете ли Вы в пищу свежие овощи?1) всегда, постоянно, 2) редко, во вкусных салатах, 3) не употребляю.
4. Что вы предпочитаете более?
1) Отваренную грудку
5. Как часто вы употребляете в пищу мясо, рыбу, яйца, молоко?
1)всегда, постоянно, 2) редко3) не употребляю.
6.Поев чего, вы долго не чувствуете голода?
1) Мясо, рыбу, яйца
2) мясные полуфабрикаты, колбаса
3) овощи и фрукты
7. Как часто вы употребляете чипсы, фаст-фуд, сухарики?
1)всегда, постоянно, 2) редко3) не употребляю.
8. Какие продукты ты считаешь вредными?
Источник
