Отсюда и важнейшая область применения глютаминовой кисло­ты—в медицинской практике, для лечения заболеваний централь­ной нервной системы. Основы пищевой химии Что такое пищевая химия

Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей.

Пищевая химия - раздел экспериментальной химии, занимающийся созданием качественных продуктов питания и методов анализа в химии пищевых производств.

Химия пищевых добавок контролирует ввод их в продукты питания для улучшения технологии производства, а также структуры и органолептических свойств продукта, увеличения его сроков хранения , повышения биологической ценности. К числу таких добавок принадлежат:

• стабилизаторы
• вкусовые вещества и ароматизаторы
• интенсификаторы вкуса и запаха
• пряности

Создание искусственной пищи также является предмет пищевой химии. Это продукты, которые получают из белков, аминокислот, липидов и углеводов , предварительно выделенных из природного сырья или полученных направленным синтезом из минерального сырья . К ним добавляют пищевые добавки, а также витамины, минеральные кислоты, микроэлементы и прочие вещества, которые придают продукту не только питательность, но так же цвет, запах и необходимую структуру. В качестве природного сырья используют вторичное сырье мясной и молочной промышленности , семена, зеленую массу растений, гидробионты , биомассу микроорганизмов, например, дрожжей . Из них методами химии выделяют высокомолекулярные вещества (белки, полисахариды) и низкомолекулярные (липиды , сахара , аминокислоты и другие). Низкомолекулярные пищевые вещества получают также микробиологическим синтезом из сахарозы , уксусной кислоты , метанола , углеводородов , ферментативным синтезом из предшественников и органическим синтезом (включая асимметрический синтез для оптически активных соединений). Различают синтетическую пищу, получаемую из синтезируемых веществ, например, диеты для лечебного питания, комбинированные продукты из натуральных продуктов с искусственными пищевыми добавками, например, колбасно-сосисочные изделия, фарш, паштеты , и аналоги пищевых продуктов, имитирующие какие-либо натуральные продукты, например, черную икру.

Литература

1. Несмеянов А. Н. Пища будущего. М.: Педагогика, 1985. - 128 с.
2. Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.
3. Аблесимов Н. Е. Синопсис химии: Справочно-учебное пособие по общей химии - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. - 84 с. - http://www.neablesimov.narod.ru/pub04c.html
4. Аблесимов Н. Е. Сколько химий на свете? ч. 2. // Химия и жизнь - XXI век. - 2009. - № 6. - С. 34-37.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Пищевая химия" в других словарях:

ХИМИЯ - ХИМИЯ, наука о веществах, их превращениях, взаимодействии и о происходящих при этом явлениях. Выяснением основных понятий, к рыми оперирует X., как напр, атом, молекула, элемент, простое тело, реакция и др., учением о молекулярных, атомных и… … Большая медицинская энциклопедия

Это промышленность Украины, главные задачи которой производство продуктов питания. Содержание 1 О промышленности 2 Отрасли 3 География … Википедия

Динамика индекса производства пищевых продуктов и табака в России в 1991 2009 годах, в процентах от уровня 1991 года Пищевая промышленность России отрасль российской промышленности. Объём продукции в производстве пищевых продуктов и… … Википедия

Упакованные продукты питания в американском супермаркете Fred Meyer Пищевая промышленность совокупность производств пищевых продуктов в готовом виде или в виде полуф … Википедия

Пищевые добавки вещества, добавляемые в продукты питания для придания им желаемых свойств, например определённого аромата (ароматизаторы), цвета (красители), длительности хранения (консерванты), вкуса, консистенции. Содержание 1 Классификация по … Википедия

Одесская национальная академия пищевых технологий (ОНАПТ) это один из крупнейших ВУЗов Одессы и Украины, которому присвоен IV уровень аккредитации. За более 100 летнию деятельность подготовил свыше 60 тысяч специалистов, среди которых около 2… … Википедия

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

- [[Изображение:]] Год основания 2010 год Расположение … Википедия

Активность воды это отношение давления паров воды над данным материалом к давлению паров над чистой водой при одной и той же температуре. Термин «активность воды» (англ. water activity Aw) впервые был введен в 1952 году.… … Википедия

Книги

• Пищевая химия , . В книге рассматривается химический состав пищевых систем, его полноценность и безопасность. Приводятся основные превращения макро- и микронутриентов в технологическом потоке, фракционирование…

Все отрасли пищевой промышленности неразрывно связа-ны с развитием химии. Уровень развития биохимии в большинстве отраслей пищевой промышленности характе-ризует и уровень развития отрасли. Как мы уже сказали, основные технологические процессы винодельческой, хлебопекарной, пивоваренной, табачной, пищекислотной, соковой, квасоваренной, спиртовой про-мышленности построены на биохимических процессах. Вот почему совершенствование биохимических процессов и в соответствии с этим осуществление мер по совершенствованию всей технологии производства — главная задача ученых и работников промышленности. Работники ряда производств постоянно заняты селекци-ей — подбором высокоактивных рас и штаммов дрожжей. Ведь от этого зависят выход и качество вина, пива; выход, пористость и вкусовые качества хлеба. На этом участке достигнуты серьезные результаты: наши отечественные дрожжи по своей «работоспособности» отвечают возрос-шим требованиям технологии.

Примером могут служить выведенные работниками Киев-ского завода шампанских вин в содружестве с Академией наук УССР дрожжи расы К-Р, которые хорошо осуществляют функции сбраживания в условиях непрерывного процесса шампанизации вина; благодаря этому процесс производства шампанского сократился на 96 часов.

Для нужд народного хозяйства расходуются десятки и сот- ти тысяч тонн пищевых жиров, в том числе значительная доля для производства моющих средств и олифы. Между тем в производстве моющих средств значительное количе-ство пищевых жиров (при существующем уровне техни-ки— до 30 процентов) можно заменить синтетическими жирными кислотами и спиртами. Это высвободило бы весьма значительное количество ценных жиров для продо-вольственных целей.

На технические цели, например на производство клеящих средств, также расходуется большое количество (многие тысячи тонн!) пищевого крахмала и декстрина. И тут на помощь приходит химия! Еще в 1962 году некоторые за-воды начали применять для наклейки этикеток взамен крахмала и декстрина синтетический материал — полиа-криламид. . В настоящее время большинство заводов — винодельческих, пиво-безалкогольных, шампанских вин, консервных и т. п. — переходят на синтетические клеящие средства. Так, синтетический клей АТ-1, состоящий из смо-лы МФ-17 (мочевина с формальдегидом) с добавлением КМЦ (карбоксиметилцеллюлозы), находит все более ши-рокое применение.Пищевая промышленность перерабатывает значительное количество пищевых жидкостей (виноматериалы, вина, пи-во, пивное сусло, квасное сусло, плодово-ягодные соки), которые по природе своей обладают агрессивными свойст-вами по отношению к металлу. Эти жидкости иногда в про-цессе технологической обработки содержатся в неприспо-собленной или малоприспособленной таре (металлические, железобетонные и другие емкости), что ухудшает качество готового продукта. Сегодня химия представила пищевой промышленности мно-жество различных средств для покрытия внутренних по-верхностей различных емкостей — резервуаров, баков, ап-паратов, цистерн. Это эпросин, лак ХС-76, ХВЛ и другие, которые целиком предохраняют поверхность от любого воз-действия и совершенно нейтральны и безвредны.Широкое применение в пищевой промышленности нахо-дят синтетические пленки, изделия из пластмасс, синтети-ческие укупорочные материалы.В кондитерской, консервной, пищенонцентратной, хлебо-пекарной промышленности для расфасовки различных из-делий успешно используется целлофан.В полиэтиленовую пленку заворачивают хлебобулочные из-делиями они лучше и дольше сохраняют свежесть, медлен-нее черствеют.

Пластмассы, ацетшгцеллюлозная пленка и полистирол, на-ходят с каждым днем все большее применение для изготов-ления тары под расфасовку кондитерских изделий, для рас-фасовки пОвидла, джема, варенья и для приготовления раз-личных коробок и других видов упаковки.

Дорогостоящее импортное сырье — прокладки из коркового дерева для укупорки вина, пива, безалкогольных напитков, минеральных вод — прекрасно заменяют различные виды прокладок из полиэтилена, полиизобутилена и других син-тетических масс.

Химия активно служит и продовольственному машиностро-ению. Капрон применяется для изготовления быстроизна- шивающихея деталей, карамелештампующих машин, втулок, прихватов, бесшумных шестерен, капроновых се-ток, фильтровальной ткани; в винодельческой, ликеро-во-дочной и пиво-безалкогольной отраслях капрон идет для деталей к этикетировочным, бракеражным и разливочным автоматам.

С каждым днем все щире «внедряются» в пищевое машино-строение пластические массы — для изготовления различ-ных транспортерных столов, бункеров, приемников, эле-ваторных ковшей, труб, кассет для расстойки хлеба и многих других деталей и узлов.

Неуклонно растет вклад большой химии в индустрию пи-тания.В 1866 году немецкий химий Риттгаузен получил из продуктов рас-щепления пшеничного белка органическую кислоту, которую он назвал глютаминовой.Это открытие не имело большого практического значения в тече-ние почти полувека. В последующем, однако, выяснилось, что глю-таминовая кислота, хотя и не относится к незаменимым аминокис-лотам, содержится все же в сравнительно больших количествах в таких жизненно важных органах и тканях, как мозг, сердечная мышца, плазма крови. К примеру, в 100 граммах вещества мозга содержится 150 миллиграммов глютаминовой кислоты.

"Научными исследованиями установлено, что глютаминовая кислота активно участвует в биохимических процессах, протекающих в центральной нервной системе, участвует во внутриклеточном бел-ковом и углеводном обмене, стимулирует окислительные процессы. Из всех аминокислот только глютаминовая кифгота интенсивно окисляется тканью мозга, при этом освобождается значительное количество энергии, необходимой для процессов, протекающих в мозговых тканях.

Отсюда и важнейшая область применения глютаминовой кисло-ты—в медицинской практике, для лечения заболеваний централь-ной нервной системы.

В начале XX века японский ученый Кикунае Икеда, занимаясь изучением состава соевого соуса, морской капусты (ламинарии) и других пищевых продуктов, характерных для Восточной Азии, решил найти ответ на вопрос, почему пища, сдобренная сушеными водорослями (например, ламинарией), становится более вкусной и аппетитной. Неожиданно выяснилось, что ламинария «облагора-живает» пищу потому, » что в ней содержится глютаминовая кислота.

В 1909 году Икеде был выдан британский патент на способ произ-водства вкусовых препаратов. По этому способу Икеда путем электролиза выделял из белкового гидролизата мононатриевый глютамат, то есть натриевую соль глютаминовой кислоты. Оказа-лось, что глютамат натрия обладает способностью улуч-шать вкус продуктов питания.

Глютамат натрия— желтоватый мелкокристаллический порошок; в настоящее время он вырабатывается во все возрастающих количе-ствах и у нас и за рубежом — особенно в странах Восточной Азии. Основное применение находит в пищевой промышленности как восстановитель вкуса продуктов, который утрачивается в процес-се приготовления тех или иных изделий. Глютамат натрия приме-няется при промышленном производстве супов, соусов, мясных и колбасных продуктов, овощных консервов и т. п.

Для продуктов питания рекомендуется такая дозировка глютама-та натрия: 10 граммов препарата достаточно в качестве приправы для 3—4 килограммов мяса или мясных блюд, а также блюд, при-готовленных из рыбы и птицы, для 4—5 килограммов овощных про-дуктов, для 2 килограммов бобовых и рисовых, а также приготов-ленных из теста, для 6—7 литров супа, соусов, мясного оульопа. Особенно велико значение глютамата натрия при изготовлении консервов, так как при термической обработке продукты в большей или меньшей степени теряют свой вкус. В этих случаях дают обычно 2 грамма препарата на 1 килограмм консервов.

Если вкус какого-либо продукта ухудшается в результате хранения или варки, то глютамат восстанавливает его. Глютамат натрия повышает чувствительность вкусовых нервов — делает их более восприимчивыми к вкусу пищи. В некоторых случаях он даже улучшает вкус, например перекрывает нежелательные оттенки горечи и земляного вкуса различных овощей. Приятный вкус блюд из свежих овощей обусловлен высоким содержанием в них глюта-миновой кислоты. Стоит только добавить к прееному вегетарианскому супу малень-кую щеаоточку глютамата— ж, о чудо, блюдо приобретает полно-ту вкуса, возникает ощущение, будто ешь душистый мясной бульон. И еще одним «волшебным» действием обладает глютамат натрия. Дело в том, что при длительном хранении мясных и рыбных про-дуктов утрачивается их свежесть, ухудшается вкус и внешний вид. Если же эти продукты перед хранением смочить раствором глюта-мата натрия, они останутся свежими, в то время как контрольные цробы теряют первоначальный вкус, прогоркают.

В Японии глютамат натрия выпускают в продажу под названием «адзи-но-мото», что означает «сущность вкуса». Иногда это слово переводят иначе — «душа вкуса». В Китае этот препарат называют «вей-сю», то есть «гастрономический порошок», французы называют его «сывороткой ума», явно намекая на роль глютаминовой кисло-ты в мозговых процессах.

А из чего делают глютамат натрия и глютаминовую кислоту? Каж-дая страна выбирает наиболее выгодное для себя сырье. Например, в США более 50 процентов глютамата натрия вырабатывают из отходов свеклосахарного производства, около 30 процентов — из клейковины пшеницы и около 20 процентов — из кукурузного глю-тена. В Китае глютамат натрия вырабатывают из соевого белка, в Германии — из пшеничного белка. В Японии разработан метод биохи-мического синтеза глютаминовой кислоты из глюкозы и минераль-ных солей с помощью особой расы микроорганизмов (микрококкус глутамикус), о чем докладывал в Москве на V Международном биохимическом конгрессе японский ученый Киносита.

В нашей стране за последние годы организован ряд новых цехов по производству глютаминовой кислоты и глютамата натрия. Ос-новным сырьем для этих целей служат отходы кукурузо-крахмального производства, отходы сахарного производства (свекловпчпая патока) и отходы,спиртового производства (барда).

В настоящее время во всем мире ежегодно производят уже десят-ки тысяч тонн глютаминовой кислоты и глютамата натрия, и с каждым днем все расширяется сфера их применения.

Замечательные ускорители — ферменты

Большинство химических реакций, происходящих в орга-низме, протекает с участием ферментов, Ферменты — это специфические белки, вырабатываемые живой клеткой и обладающие способностью ускорять химические реакции. Свое название ферменты получили от латинского слова, что означает «брожение». Спиртовое брожение — один из старейших примеров действия фер-ментов.Все проявления жизни обусловлены наличием ферментов;

И. П. Павлов, сделавший исключительно большой вклад в развитие учения о ферментах, считал их возбудителями жизни: «Все эти вещества играют огромную роль, они обу-словливают собою те процессы, благодаря которым прояв-ляется жизнь, они и есть в полном смысле возбудители жизни».Опыт изменений, протекающих в живых организмах, чело-век научился переносить в промышленную сферу — для технической обработки сырья в пищевой и других отрас-лях промышленности.Применение ферментов и ферментных препаратов в техни-ке основано на их способности ускорять превращения мно-жества отдельных органических и минеральных веществ, ускорять таким образом разнообразнейшие технологичен ские процессы.

В настоящее время уже известно 800 различных фермен-тов.

Действие различных ферментов весьма специфично. Тот или иной фермент действует толькб на определенное ве- * щество или на определенный тип химической связи в мо- * лекуле.

В зависимости от действия ферментов их делят на шесть классов.

Ферменты способны расщеплять различные углеводы, бел- : ковые вещества, осуществлять гидролиз жиров, расщеплять другие органические вещества, катализировать окисли- , тельно-восстановительные реакции, переносить разнообраз-ные химические группы молекул одних органических сое-динений на молекулы других. Очень важным является тот факт, что ферменты могут ускорять процессы не только в прямом, но и в обратном направлении, то есть ферменты могут осуществлять не только реакции распада сложных органических молекул, но и их синтез. Интересно и то, что ферменты действуют в чрезвычайно малых дозах на громадное количество веществ. При этом ферменты действуют очень быстро, Одна молекула катализатора превращает тысячи частиц субстрата, в одну се-кунду.Так, 1 грамм пепсина способен расщепить 50 килограммов коагулированного яичного белка; амилаза слюны, осахари- вающая крахмал, проявляет свое действие при разбавле-нии один к миллиону, а 1 грамм кристаллического реннина заставляет свернуться-12 тонны молока!

Все ферменты природного происхождения не токсичны. Это преимущество весьма ценно почти для всех отраслей пищевой промышленности.

Как получают ферменты

Ферменты широко распространены в природе и содержат-ся во всех тканях и органах животных, в растениях, а также в микроорганизмах — в грибах, бактериях, дрожжах. Поэтому их можно получить из самых разнообразных ис-точников.Ученые нашли ответ на интереснейшие вопросы: как полу-чить эти чудодейственные вещества искусственно, как их можно применять в быту и в производстве?Если поджелудочную железу разных животных справедли-во называют «заводом ферментов», то плесневые грибы, как оказалось, — поистине «сокровищница» различных био-логических катализаторов. Препараты ферментов, получен-ные из микроорганизмов, стали постепенно вытеснять в большинстве производств препараты животного и расти-тельного происхождения.

К преимуществам этого вида сырья следует отнести в первую очередь высокую скорость размножения микроорга-низмов. В течение года при определенных условиях можно снять 600—800 «урожаев» искусственно выращенных плес-невых грибов или иных микроорганизмов. На определенной среде (пшеничные отруби, виноградные или фруктовые выжимки, то есть остатки после отжима сока) производят посев и в искусственно созданных усло-виях (необходимая влажность и температура) выращивают микроорганизмы, богатые определенными ферментами или содержащие фермент специфического свойства. Чтобы сти-мулировать выработку повышенного количества фермента, к смеси прибавляют дополнительно различные соли, кисло-ты и другие ингредиенты. Затем из биомассы выделяют комплекс ферментов или отдельные ферменты,

Ферменты и пища

Направленное использование активности ферментов, со-держащихся в сырье или добавляемых в нужных количе-ствах, является основой производства многих пищевых продуктов.Созревание мяса, мясного колбасного фар-ша, созревание сельди после посола, созре-вание чая, табака, вин, после чего появляется в каждом из этих продуктов изумительный, свойственный только им вкус и аромат, — есть результат «работы» фер-ментов. Процесс проращивания солода, когда крах-мал, не растворимый в воде, превращается в растворимый, а зерно приобретает специфический аромат и вкус — это тоже работа ферментов!В сегодняшнем представлении дальнейшее развитие пищевой промышленности немыслимо без применения ферментов и ферментных препаратов (комплекс фермен-тов различного действия).Взять к примеру хлеб — наиболее массовый продукт пи-тания. В обычных условиях производство хлеба, вернее процесс тестоприготовления, также происходит с участием ферментов, находящихся в муке. А что если добавить всего лишь 20 граммов препарата фермента амилазы на 1 тонну муки? Тогда мы получим хлеб с улучшенным; вкусом, ароматом, с красивой коркой, более пористый, более объемный и даже более сладкий! Фермент, расщепив в определенной степени крахмал, содержащийся в муке, увеличивает в муке содержание сахара; процессы брожения, газообразо-вания и другие происходят интенсивнее — и качество хле-ба становится лучше.

Этот же фермент — амилаза — применяется в пивоварен-ной промышленности. При его содействии часть солода, применяемого для изготовления пивного сусла, заменяют обыкновенным зерном. Получается ароматное, пенистое, вкусное пиво. При помощи фермента амилазы можно полу-чить растворимую в воде форму крахмала, сладкую патоку и глюкозу из кукурузной муки.

Свежеприготовленные шоколадные изделия, мягкие кон-феты с начинкой, мармелад и другие — лакомство не толь-ко для малышей, но и для взрослых. Но, пролежав некото-рое время в магазине или же дома, эти изделия теряют свой прелестный вкус и вид — начинают затвердевать, сахар кристаллизуется, теряется аромат. Как продлить жизнь этим изделиям? Ферментом инвертаза! Оказывается, инвертаза предотвращает «черствение» кон-дитерских изделий, грубую кристаллизацию саха-ра; изделия остаются долгое время совершенно «свежими». А мороженое с кремом? С применением фермента лактазы оно никогда не будет зернистым или «песчаным», ибо кри-сталлизации молочного сахара не произойдет.

Чтобы купленное в магазине мясо не оказалось жестким, необходима работа ферментов. После убоя животного свой-ства мяса изменяются: вначале мясо жесткое и невкусное, у парного мяса слабо выраженный аромат и вкус, со време-нем мясо делается мягким, интенсивность аромата варено-го мяса и бульона усиливается, вкус становится более вы-раженным и приобретает новые оттенки. Мясо созре-вает.

Изменение жесткости мяса в процессе созревания связано с изменением белков мышечной и соединительной тканей. Характерный вкус мяса и мясного бульона зависит от со-держания в составе мышечной ткани глютаминовой кисло-ты, которая, так же как и ее соли — глютаматы, обладает специфическим вкусом мясного бульона. Поэтому слабо выраженный вкус парного мяса объясняется отчасти тем, что глютамин в этот период связан с каким-то компонен-том, освобождаясь по мере созревания мяса.

Изменение аромата и вкуса мяса в процессе созревания связано также с накоплением низкомолекулярных летучих жирных кислот, образующихся в результате гидролитиче-ского распада липидов мышечного волокна под действием липазы.

Различие в жирокислотном составе липидов мышечного волокна различных животных придает специфичность от-тенкам аромата и вкуса различных видов мяса.

Вследствие ферментативной природы изменений мяса ре-шающее влияние на их скорость имеет температура. Дея-тельность ферментов резко замедляется, но не приостанав-ливается даже при очень низких температурах: они не разрушаются при минус 79 градусов. Ферменты в заморо-женном состоянии могут сохраниться много месяцев, не теряя активности. В некоторых случаях их активность пос-ле размораживания возрастает.

С каждым днем расширяется сфера применения фермен-тов и их препаратов.

Наша промышленность увеличивает из года в год перера-ботку винограда, фруктов и ягод для производства вина, соков, консервов. В этом производстве трудности заключат ются порой в том, что исходное сырье — плоды и ягоды — не «отдает» весь содержащийся в нем сок в процессе прессования. Добавление ничтожного количества (0,03— 0,05 процента) ферментного препарата пектиназы к вино-, граду, яблокам, сливам, различным ягодам при их дробле-нии или раздавливании дает весьма чувствительное повы-шение выхода сока — на 6—20 процентов.Пектиназу можно использовать также для осветления со-ков, в производстве фруктовых желе, фруктовых пюре. Большой практический интерес для защиты продуктов от окисляющего действия кислорода — жиров, пищевых конт центратов и других жирсодержащих продуктов — пред-ставляет фермент глюкозооксидаза. Решается вопрос о дли-тельном хранении продуктов, которые сейчас имеют корот-кий «срок жизни» вследствие прогоркания или иных окислительных изменений. Удаление кислорода или защи-. та от него очень важны в сыродельной, безалкогольной, пивоваренной, винодельческой, жировой промышленности, при производстве таких продуктов, как сухое молоко, май-онезы, пищевые концентраты и ароматизирующие продук-ты. Во всех случаях применение глюкозооксидазно-каталазной системы оказывается простым и весьма эффективным средством, улучшающим качество и сроки хранения продукции.

Будущее пищевой промышленности, да и вообще науки о питании немыслимо без глубокого изучения и широкого применения ферментов. Вопросами совершенствования производства и применения ферментных препаратов зани-маются многие наши научно-исследовательские институ-ты. В ближайшие годы намечено резко увеличить выработ-ку этих замечательных веществ.

1. Углеводы, их классификация. Содержание в пищевых продуктах. Значение в питании

Углеводы - это органические соединения, имеющие в составе альдегидную или кетонную и спиртовую группы. Под общим названием углеводы объединяют широко распространенные в природе соединения, к которым относятся и сладкие на вкус вещества, называемые сахарами, и родственные им по химической природе, но гораздо более сложные по составу, нерастворимые и не имеющие сладкого вкуса соединения, например, крахмал и целлюлоза (клетчатка).

Углеводы являются составной частью многих пищевых продуктов, так как составляют до 80-90% сухого вещества растений. В животных организмах углеводов содержится около 2% массы тела, но значение их велико для всех живых организмов, так как входят в состав нуклеотидов, из которых построены нуклеиновые кислоты, осуществляющие биосинтез белка и передачу наследственной информации. Многие углеводы играют важную роль в процессах, препятствующих свертывание крови и проникновение болезнетворных микроорганизмов в макроорганизмы, в явлениях иммунитета.

Образование органических веществ в природе начинается с фотосинтеза углеводов зелеными частями растений их СО2 и Н2О. В листьях и других зеленых частях растений в присутствии хлорофилла из углекислого газа, поступающего из воздуха, и воды, получаемой из почвы, под действием солнечного света образуются углеводы. Синтез углеводов сопровождается поглощением большого количества солнечной энергии и выделением в окружающую среду кислорода.

Свет 12 Н2О + 6 СО2 - С6 Н12 О6 + 6О2 + 6 Н2О хлорофилл

Сахара в процессе дальнейших изменений в живых организмах дают начало другим органическим соединениям - полисахаридам, жирам, органическим кислотам, а в связи с усвоением азотистых веществ из почвы - белкам и многим другим. Многие сложные по составу углеводы в определенных условиях подвергаются гидролизу и распадаются на менее сложны; некоторые же из углеводов не разлагаются под действием воды. На этом основана классификация углеводов, которые делят на два основных класса:

Простые углеводы, или простые сахара, или моносахариды. Моносахариды содержат от 3 до 9 атомов углерода, наиболее распространены пентозы (5С) и гексозы (6С), а по функциональной группе альдозы и кетозы.

Широко известные моносахариды - глюкоза, фруктоза, галактоза, рабиноза, арабиноза, ксилоза и Д-рибоза.

Глюкоза (виноградный сахар) в свободном виде содержится в ягодах и фруктах (в винограде - до 8%; в сливе, черешне - 5-6%; в меде - 36%). Из молекул глюкозы построены крахмал, гликоген, мальтоза; глюкоза является основной часть сахарозы, лактозы.

Фруктоза (плодовый сахар) содержится в чистом виде в пчелином меде (до 37%), винограде (7,7%), яблоках (5,5%); является основной частью сахарозы.

Галактоза - составная часть молочного сахара (лактозы), которая содержится в молоке млекопитающих, растительных тканях, семенах.

Арабиноза содержится в хвойных растениях, в свекловичном жоме, входит в пектиновые вещества, слизи, гумми (камеди), гемицеллюлозы.

Ксилоза (древесный сахар) содержится в хлопковой шелухе, кукурузных кочерыжках. Ксилоза входит в состав пентозанов. Соединяясь с фосфором, ксилоза переходит в активные соединения, играющие важную роль во взаимопревращениях сахаров.

В ряду моносахаридов особое место занимает D-рибоза. Почему природа всем сахарам предпочла рибозу - пока не ясно, но именно она служит универсальным компонентом главных биологически активных молекул, ответственных за передачу наследственной информации, - рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот; входит она и в состав АТФ и АДФ, с помощью которых в любом живом организме запасается и переносится химическая энергия. Замена в АТФ одного из фосфатных остатков на пиридиновый фрагмент приводит к образованию еще одного важного агента - НАД - вещества, принимающего непосредственное участие в протекании жизненно важных окислительно-восстановительных процессов. Еще один ключевой агент - рибулоза 1,5 - дифосфат. Это соединение участвует в процессах ассимиляции углекислого газа растениями.

Сложные углеводы, или сложные сахара, или полисахариды (крахмал, гликоген и некрахмальные полисахариды - клетчатка (целлюлоза и гемицеллюлоза, пектины).

Различают полисахариды (олигосахариды) I и II порядков (полиозы).

Олигосахариды - это полисахариды I порядка, молекулы которых содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. В соответствии с этим различают дисахариды, трисахариды и т.д.

Дисахариды - сложные сахара, каждая молекула которых при гидролизе распадается на две молекулы моносахаридов. Дисахариды, наряду с полисахаридами, являются одним из основных источников углеводов в пище человека и животных. По строению дисахариды являются гликозидами, в которых две молекулы моносахаридов соединены гликозидной связью.

Среди дисахаридов особенно широко известны мальтоза, сахароза и лактоза. Мальтоза, являющаяся а-глюкопиранозил - (1,4) - а-глюкопиранозой, образуется в качестве промежуточного продукта при действии амилаз на крахмал (или гликоген).

Одним из наиболее распространенных дисахаридов является сахароза - обычный пищевой сахар. Молекула сахарозы состоит из одного остатка а-Э-глюкозы и одного остатка Р-Э-фруктозы. В отличие от большинства дисахаридов, сахароза не имеет свободного полуацетального гидроксила и не обладает восстанавливающими свойствами.

Дисахарид лактоза содержится только в молоке и состоит из Р-Э-галактозы и Э-глюкозы.

Полисахариды II порядка разделяются на структурные и резервные. К первым относится целлюлоза, а к резервным - гликоген (у животных) и крахмал (у растений).

Крахмал представляет собой комплекс из линейной амилозы (10-30%) и разветвленного амилопектина (70-90%), построенных из остатков молекулы глюкозы (а-амилоза и амилопектин в линейных цепях а - 1,4 - связами, амилопектин в точках ветвления межцепочными а - 1,6 - связами), общая формула которых С6Н10О5п.

Хлеб, картофель, крупы и овощи - главный энергетический ресурс организма человека.

Гликоген - полисахарид, широко распространенный в тканях животных, близкий по своему строению амилопектину (сильно разветвленные цепочки через каждые 3-4 звена, общее количество гликозидных остатков 5-50 тыс.)

Целлюлоза (клетчатка) является распространенным растительным гомополисахаридом, выполняет роль опорного материала растений (скелет растений). Древесина наполовину состоит из клетчатки и связанного с нею лигнина, это биополимер линейного характера, содержащий 600-900 остатков глюкозы, соединенных Р - 1,4 - гликозидными связами.

К моносахаридам относят соединения, имеющие в молекуле не менее 3 атомов углерода. В зависимости от количества атомов углерода в молекуле их называют триозами, тетрозами, пентозами, гексозами и гептозами.

В питании человека и животных углеводы составляют основную массу пищи. За счет углеводов обеспечивается 1/2 суточной энергетической потребности пищевого рациона человека. Углеводы способствуют предохранению белка от трат на энергетические цели.

В сутки взрослому человеку необходимо 400-500 г. углеводов (в том числе крахмала - 350-400 г., сахаров - 50-100 г., других углеводов - 25 г.), которые должны поступать с пищевыми продуктами. При тяжелой физической нагрузке потребность в углеводах возрастает. При избыточном введении в организм человека углеводы могут превращаться в жиры или откладываться в небольших количествах в печени и мышцах в виде животного крахмала - гликогена.

С точки зрения пищевой ценности углеводы подразделяются на усваиваемые и неусваиваемые. Усваиваемые углеводы - моно и дисахариды, крахмал, гликоген. Неусваиваемые - целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектин, гумми, слизи. В пищеварительном тракте человека усваиваемые углеводы (за исключением моносахаридов) расщепляются под действием ферментов до моносахаридов, которые через стенки кишечника всасываются в кровь и разносятся по всему телу. При избытке простых углеводов и отсутствии расхода энергии часть углеводов превращается в жир или откладывается в печени как запасной источник энергии на временное хранение в виде гликогена. Неусваиваемые углеводы организмом человека не утилизируются, но они чрезвычайно важны для пищеварения и составляют так называемые «пищевые волокна». Пищевые волокна стимулируют моторную функцию кишечника, препятствуют всасыванию холестерина, играют положительную роль в нормализации состава микрофлоры кишечника, в ингибировании гнилостных процессов, способствуют выведению из организма токсичных элементов.

Суточная норма пищевых волокон составляет 20-25 г. Животные продукты содержат мало углеводов, поэтому основным источником углеводов для человека служит растительная пища. Углеводы составляют три четверти сухой массы растений и водорослей, они содержатся в зерновых, фруктах, овощах. В растениях углеводы накапливаются как запасные вещества (например, крахмал) или они грают роль опорного материала (клетчатка).

Главными усваиваемыми углеводами в питании человека являются крахмал и сахароза. На долю крахмала приходится примерно 80% всех потребляемых человеком углеводов. Крахмал является главным энергетические ресурсом человека. Источники крахмала - зерновые, бобовые, картофель. Моносахариды и олигосахариды присутствуют в зерновых в относительно малых количествах. Сахароза обычно поступает в организм человека с продуктами, в которые она добавляется (кондитерские изделия, напитки, мороженое). Продукты с высоким содержанием сахара являются наименее ценными из всех углеводных продуктов. Известно, что необходимо увеличивать содержание в рационе пищевых волокон. Источником пищевых волокон являются ржаные и пшеничные отруби, овощи, фрукты. Хлеб из цельного зерна с точки зрения содержания пищевых волокон гораздо более ценен, чем хлеб из муки высших сортов. Углеводы плодов представлены в основном сахарозой, глюкозой, фруктозой, а также клетчаткой и пектиновыми веществами. Имеются продукты, состоящие почти из одних углеводов: крахмал, сахар, мед, карамель. Животные продукты содержат значительно меньше углеводов, чем растительные. Одним из главнейших представителей животных крахмалов является гликоген. Мясной и печеночный гликоген своим строением похожи на крахмал. А молоке содержится лактоза: 4,7% - в коровьем, 6,7% - в человеческом.

Свойства углеводов и их превращения имеют большое значение при хранении и производстве пищевых продуктов. Так, во время хранения плодов и овощей происходит потеря массы в результате расхода углеводов на процессы дыхания. Превращения пектиновых веществ обуславливают изменение консистенции плодов.

2. Антиферменты. Содержание в пищевых продуктах. Принцип действия. Факторы, снижающие ингибирующее действие

Антиферменты (ингибиторы протенназ). Вещества белковой природы, блокирующие активность ферментов. Содержатся в сырых бобовых, яичном белке, пшенице, ячмене, других продуктах растительного и животного происхождения, не подвергшихся тепловой обработке. Изучено воздействие антиферментов на пищеварительные ферменты, в частности пепсин, трипсин, а-амилазу. Исключение составляет трипсин человека, который находится в катионной форме и поэтому не чувствителен к антипротеазе бобовых.

В настоящее время изучено несколько десятков природных ингибиторов протеиназ, их первичная структура и механизм действия. Трипсиновые ингибиторы, в зависимости от природы содержащейся в них диаминомонокарбоновой кислоты, подразделяются на два типа: аргининовый и лизиновый. К аргинино-вому типу относят: соевый ингибитор Кунитца, ингибиторы пшеницы, кукурузы, ржи, ячменя, картофеля, овомукоид куриного яйца и др., к лизиновому - соевый ингибитор Баумана-Бирка, овомукоиды яиц индейки, пингвинов, утки, а также ингибиторы, выделенные из молозива коровы.

Механизм действия этих антиалиментарных веществ заключается в образовании стойких энзимингибиторных комплексов и подавлении активности главных протеолитических ферментов поджелудочной железы: трипсина, химотрипсина и эластазы. Результатом такой блокады является снижение усвоения белковых веществ рациона.

Рассматриваемые ингибиторы растительного происхождения характеризуются относительно высокой термической устойчивостью, что нехарактерно для белковых веществ. Нагревание сухих растительных продуктов, содержащих указанные ингибиторы, до 130° С или получасовое кипячение не приводят к существенному снижению их ингибирующих свойств. Полное разрушение соевого ингибитора трипсина достигается 20-минутным автоклавированием при 115° С или кипячением соевых бобов в течение 2-3 ч.

Ингибиторы животного происхождения более чувствительны к тепловому воздействию. Вместе с тем потребление сырых яиц в большом количестве может оказать отрицательное влияние на усвоение белковой части рациона.

Отдельные ингибиторы ферментов могут играть в организме специфическую роль при определенных условиях и отдельных стадиях развития организма, что в целом определяет пути их исследования. Тепловая обработка продовольственного сырья приводит к денатурации белковой молекулы антифермента, т.е. он влияет на пищеварение только при потреблении сырой пищи.

Вещества, блокирующие усвоение или обмен аминокислот. Это влияние на аминокислоты, в основном лизин, со стороны редуцирующих Сахаров. Взаимодействие протекает в условиях жесткого нагревания по реакции Майяра, поэтому щадящая тепловая обработка и оптимальное содержание в рационе источников редуцирующих Сахаров обеспечивают хорошее усвоение незаменимых аминокислот.

углевод вкус антифермент кислота

3. Роль кислот в формировании вкуса и запаха продуктов питания. Применение пищевых кислот в производстве продуктов питания.

Почти во всех пищевых продуктах содержатся кислоты или их кислые и средние соли. В продуктах переработки кислоты переходят из сырья, но их часто добавляют в процессе производства или они образуются при брожении. Кислоты придают продуктам специфический вкус и тем самым способствуют их лучшему усвоению.

Пищевые кислоты представляют собой разнообразную по своим свойствам группу веществ органической и неорганической природы. Состав и особенности химического строения пищевых кислот различны и зависят от специфики пищевого объекта, а также природы кислотообразования.

В растительных продуктах чаще всего встречаются органические кислоты - яблочная, лимонная, винная, щавелевая, пировиноградная, молочная. В животных продуктах распространены молочная, фосфорная и другие кислоты. Кроме того, в свободном состоянии в небольших количествах находятся жирные кислоты, которые иногда ухудшают вкус и запах продуктов. Как правило, в пищевых продуктах содержатся смеси кислот.

Благодаря наличию свободных кислот и кислых солей многие продукты и их водные вытяжки обладают кислой реакцией.

Кислый вкус пищевого продукта обусловливают ионы водорода, образующиеся в результате электролитической диссоциации содержащихся в нем кислот и кислых солей. Активность ионов водорода (активная кислотность) характеризуется показателем рН (отрицательный логарифм концентрации водородных ионов).

Практически все пищевые кислоты являются слабыми и в водных растворах диссоциируют незначительно. Кроме того, в пищевой системе могут находиться буферные вещества, в присутствии которых активность ионов водорода будет сохраняться примерно постоянной из-за ее связи с равновесием диссоциации слабых электролитов. Примером такой системы является молоко. В связи с этим, суммарная концентрация в пищевом продукте веществ, имеющих кислотный характер, определяется показателем потенциальной, общей или титруемой (щелочью) кислотности. Для разных продуктов эта величина выражается через различные показатели. Например, в соках определяют общую кислотность в г на 1 л, в молоке - в градусах Тернера и т.д.

Пищевые кислоты в составе продовольственного сырья и продуктов выполняют различные функции, связанные с качеством пищевых объектов. В составе комплекса вкусоароматических веществ они участвуют в формировании вкуса и аромата, принадлежащих к числу основных показателей качества пищевого продукта. Именно вкус, наряду с запахом и внешним видом, по сей день оказывает более существенное влияние на выбор потребителем того или иного продукта по сравнению с такими показателями, как состав и пищевая ценность. Изменения вкуса и аромата часто оказываются признаками начинающейся порчи пищевого продукта или наличия в его составе посторонних веществ.

Главное вкусовое ощущение, вызываемое присутствием кислот в составе продукта, - кислый вкус, который в общем случае пропорционален концентрации ионов Н+ (с учетом различий в активности веществ, вызывающих одинаковое вкусовое восприятие). Например, пороговая концентрация (минимальная концентрация вкусового вещества, воспринимаемая органами чувств), позволяющая ощутить кислый вкус, составляет для лимонной кислоты 0,017%, для уксусной - 0,03%.

В случае органических кислот на восприятие кислого вкуса оказывает влияние и анион молекулы. В зависимости от природы последнего могут возникать комбинированные вкусовые ощущения, например, лимонная кислота имеет кисло-сладкий вкус, а пикриновая - кисло- горький. Изменение вкусовых ощущений происходит и в присутствии солей органических кислот. Так, соли аммония придают продукту соленый вкус. Естественно, что наличие в составе продукта нескольких органических кислот в сочетании с вкусовыми органическими веществами других классов обусловливают формирование оригинальных вкусовых ощущений, часто присущих исключительно одному, конкретному виду пищевых продуктов.

Участие органических кислот в образовании аромата в различных продуктах неодинаково. Доля органических кислот и их лактонов в комплексе ароматообразующих веществ, например земляники, составляет 14%, в помидорах - порядка 11%, в цитрусовых и пиве - порядка 16%, в хлебе - более 18%, тогда как в формировании аромата кофе на кислоты приходится менее 6%.

В состав ароматообразующего комплекса кисломолочных продуктов входят молочная, лимонная, уксусная, пропионовая и муравьиная кислоты.

Качество пищевого продукта представляет собой интегральную величину, включающую, помимо органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), показатели, характеризующие его коллоидную, химическую и микробиологическую стабильность.

Формирование качества продукта осуществляется на всех этапах технологического процесса его получения. При этом многие технологические показатели, обеспечивающие создание высококачественного продукта, зависят от активной кислотности (рН) пищевой системы.

В общем случае величина рН оказывает влияние на следующие технологические параметры:

-образование компонентов вкуса и аромата, характерных для конкретного вида продукта;

-коллоидную стабильность полидисперсной пищевой системы (например, коллоидное состояние белков молока или комплекса белково-дубильных соединений в пиве);

термическую стабильность пищевой системы (например, термоустойчивость белковых веществ молочных продуктов, зависящую от состояния равновесия между ионизированным и коллоидно распределенным фосфатом кальция);

биологическую стойкость (например, пива и соков);

активность ферментов;

условия роста полезной микрофлоры и ее влияние на процессы созревания (например, пива или сыров).

Наличие пищевых кислот в продукте может являться следствием преднамеренного введения кислоты в пищевую систему в ходе технологического процесса для регулирования ее рН. В этом случае пищевые кислоты используются в качестве технологических пищевых добавок.

Обобщенно можно выделить три основные цели добавления кислот в пищевую систему:

-придание определенных органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), характерных для конкретного продукта;

-влияние на коллоидные свойства, обусловливающие формирование консистенции, присущей конкретному продукту;

повышение стабильности, обеспечивающей сохранение качества продукта в течение определенного времени.

Уксусная кислота (ледяная) Е460 является наиболее известной пищевой кислотой и выпускается в виде эссенции, содержащей 70-80% собственно кислоты. В быту используют разбавленную водой уксусную эссенцию, получившую название столовый уксус. Использование уксуса для консервирования пищевых продуктов - один из наиболее старых способов консервирования. В зависимости от сырья, из которого получают уксусную кислоту, различают винный, фруктовый, яблочный, спиртовой уксус и синтетическую уксусную кислоту. Уксусную кислоту получают путем уксуснокислого брожения. Соли и эфиры этой кислоты имеют название ацетаты. В качестве пищевых добавок используются ацетаты калия и натрия (Е461 и Е462).

Наряду с уксусной кислотой и ацетатами, применение находят диацетаты натрия и калия. Эти вещества состоят из уксусной кислоты и ацетатов в молярном соотношении 1:1. Уксусная кислота - бесцветная жидкость, смешивающаяся с водой во всех отношениях. Диацетат натрия - белый кристаллический порошок, растворимый в воде, с сильным запахом уксусной кислоты.

Уксусная кислота не имеет законодательных ограничений; ее действие основано, главным образом, на снижении рН консервируемого продукта, проявляется при содержании выше 0,5% и направлено, главным образом, против бактерий. Основная область использования - овощные консервы и маринованные продукты. Применяется в майонезах, соусах, при мариновании рыбной продукции и овощей, ягод и фруктов. Уксусная кислота широко используется также как вкусовая добавка.

Молочная кислота выпускается в двух формах, отличающихся концентрацией: 40%-й раствор и концентрат, содержащий не менее 70% кислоты. Получают молочнокислым брожением сахаров. Ее соли и эфиры называются лактатами. В виде пищевой добавки Е270 используется в производстве безалкогольных напитков, карамельных масс, кисломолочных продуктов. Молочная кислота имеет ограничения к применению в продуктах детского питания.

Лимонная кислота - продукт лимоннокислого брожения сахаров. Имеет наиболее мягкий вкус по сравнению с другими пищевыми кислотами и не оказывает раздражающего действия на слизистые оболочки пищеварительного тракта. Соли и эфиры лимонной кислоты - цитраты. Применяется в кондитерской промышленности, при производстве безалкогольных напитков и некоторых видов рыбных консервов (пищевая добавка Е330).

Яблочная кислота обладает менее кислым вкусом, чем лимонная и винная. Для промышленного использования эту кислоту получают синтетическим путем из малеиновой кислоты, в связи с чем критерии чистоты включают ограничения по содержанию в ней примесей токсичной малеиновой кислоты. Соли и эфиры яблочной кислоты называются малатами. Яблочная кислота обладает химическими свойствами оксикислот. При нагревании до 100°С превращается в ангидрид. Применяется в кондитерском производстве и при получении безалкогольных напитков (пищевая добавка Е296).

Винная кислота является продуктом переработки отходов виноделия (винных дрожжей и винного камня). Не обладает каким-либо существенным раздражающим действием на слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и не подвергается обменным превращениям в организме человека. Основная часть (около 80%) разрушается в кишечнике под действием бактерий. Соли и эфиры винной кислоты называются тартратами. Применяется в кондитерских изделиях и в безалкогольных напитках (пищевая добавка Е334).

Янтарная кислота представляет собой побочный продукт производства адипиновой кислоты. Известен также способ ее выделения из отходов янтаря. Обладает химическими свойствами, характерными для дикарбоновых кислот, образует соли и эфиры, которые получили название сукцинаты. При 235°С янтарная кислота отщепляет воду, превращаясь в янтарный ангидрид. Используется в пищевой промышленности для регулирования рН пищевых систем (пищевая добавка Е363).

Янтарный ангидрид является продуктом высокотемпературной дегидратации янтарной кислоты. Получают также каталитическим гидрированием малеинового ангидрида. Плохо растворим в воде, где очень медленно гидролизуется в янтарную кислоту.

Адипиновая кислота получается в промышленности, главным образом, двухстадийным окислением циклогексана. Обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот, в частности, образует соли, большинство из которых растворимо в воде. Легко этерифицируется в моно- и диэфиры. Соли и эфиры адипиновой кислоты получили название адипинаты. Является пищевой добавкой (Е355), обеспечивающей кислый вкус продуктов, в частности, безалкогольных напитков.

Фумаровая кислота содержится во многих растениях и грибах, образуется при брожении углеводов в присутствии Aspergillus fumaricus. Промышленный способ получения основан на изомеризации малеиновой кислоты под действием НС1, содержащей бром. Соли и эфиры называются фумаратами. В пищевой промышленности фумаровую кислоту используют как заменитель лимонной и винной кислот (пищевая добавка Е297). Обладает токсичностью, в связи с чем суточное потребление с продуктами питания лимитировано уровнем 6 мг на 1 кг массы тела.

Глюконо-дельта-лактон - продукт ферментативного аэробного окисления (, D-глюкозы. В водных растворах глюконо-дельта-лактон гидро-лизуется в глюконовую кислоту, что сопровождается изменением рН раствора. Используется в качестве регулятора кислотности и разрыхлителя (пищевая добавка Е575) в десертных смесях и продуктах на основе мясных фаршей, например, в сосисках.

Фосфорная кислота и ее соли - фосфаты (калия, натрия и кальция) широко распространены в пищевом сырье и продуктах его переработки. В высоких концентрациях фосфаты содержатся в молочных, мясных и рыбных продуктах, в некоторых видах злаков и орехов. Фосфаты (пищевые добавки Е339 - 341) вводятся в безалкогольные напитки и кондитерские изделия. Допустимая суточная доза, в пересчете на фосфорную кислоту, соответствует 5-15 мг на 1 кг массы тела (поскольку избыточное количество ее в организме может стать причиной дисбаланса кальция и фосфора).

Список используемой литературы

1.Нечаев А.П. Пищевая химия/ А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова и др.; под. Ред. А.П. Нечаева. СПб.: ГИОРД, 2012. - 672 с.

2.Дудкин М.С. Новые продукты питания/М.С. Дудкин, Л.Ф. Щелкунов. М.: МАИК «Наука», 1998. - 304 с.

.Николаева М.А. Теоретические основы товароведения/ М.А. Николаева. М.: Норма, 2007. - 448 с.

.Рогов И.А. Химия пищи./ И.А. Рогов, Л.В. Антипова, Н.И. Дунченко. - М.: Колосс, 2007. - 853 с.

.Химический состав российских продуктов питания/под ред. И.М. Скурихина. М.: ДеЛипринт, 2002. - 236 с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Кафедра Технологии бродильных производств и консервирования

Учебно-методический комплекс

для студентов дневной и заочной формы обучения

по специальности «Технология бродильных производств и виноделие»

Пищевая химия

Предисловие

Учебно-методический комплекс по курсу «Пищевая химия» предназначен для знакомства с теоретическими материалами изучаемого курса «Пищевая химия», включает лабораторный практикум для выполнения лабораторных работ, требования к оформлению контрольных работ студентов заочной формы обучения, варианты контрольных работ для студентов заочной формы обучения, вопросы к зачету по курсу «Пищевая химия».

Целью изучения дисциплины «Пищевая химия» является получение студентами знаний о химическом составе пищевого сырья, полуфабрикатов, готовых продуктов, об общих закономерностях химических процессов, протекающих при переработке сырья в готовый продукт, о роли основных компонентов пищи в жизнедеятельности организма человека. Знакомство с порядком расчета пищевой и энергетической ценности продуктов питания.

Задача дисциплины - изучение основных составных веществ пищевых продуктов и их роль в питании человека; ознакомление с основными химическими процессами, протекающими в результате хранения и переработки сырья в готовый продукт, с нормами ежедневного потребления пищевых веществ. Изучение теории рационального питания человека.

Знания, приобретенные студентами при изучении курса «Пищевая химия» базируются на знаниях, полученных при изучении дисциплин «Органическая химия», «Биохимия», а в ходе дальнейшего обучения, закрепляются и углубляются при изучении специальных дисциплин: «Технология отрасли», «Химия отрасли».

В результате изучения данной дисциплины студенты должны-

ЗНАТЬ: Основные компоненты пищевых продуктов, их суточное потребление и роль в физиологии питания человека; основные превращения составных веществ продуктов питания в организме человека и в процессе переработки сырья в готовую продукцию.

УМЕТЬ: Рассчитывать пищевую и энергетическую ценность продуктов и ее изменение при введении новых добавок; определять основные компоненты сырья, полуфабрикатов, готовой продукции; прогнозировать изменение состава, свойств пищевых продуктов при различных видах технологической обработки сырья и полуфабрикатов.

Конспект лекций включает основные разделы изучаемого курса.

Знания, приобретенные студентами при изучении курса «Пищевая химия», в дальнейшем, закрепляются и углубляются при изучении специальных дисциплин.

Перед сдачей зачета студенты должны проработать теоретический материал как представленный в данном учебном пособии, так и изложенный в лекционном материале и специальной литературе.

Программа курса «Пищевая химия» составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 655600 «Производство продуктов питания из растительного сырья» для специальности 260402 «Технология бродильных производств и виноделие», утвержденного 23.03.00 г., № гос. рег. 185тех/дс.

Программа содержит теоретический курс, содержание которого подробно приведено в представленном методическом комплексе. Кроме этого программа дисциплины «Пищевая химия» включает лабораторные работы для студентов всех форм обучения, контрольную работу для студентов заочной формы обучения. Содержание лабораторных работ приведено в лабораторном практикуме.

Введение. Предмет и задачи курса. Проблемы повышения пищевой ценности, качества и безопасности продуктов питания, роль химических превращений, происходящих при производстве и хранении пищевых продуктов. Макро и микронутриенты пищевого сырья. Их превращение в процессе хранения и переработки пищевого сырья.

Основы рационального питания. Краткие сведения о химии пищеварения. Основные принципы теории сбалансированного питания. Определение пищевой и энергетической ценности продуктов питания.

Углеводы сырья и готовых продуктов. Характеристика углеводов сырья и готовой продукции бродильных производств: моно-, олиго- и полисахариды. Основные превращения углеводов в процессе хранения и переработки сырья в готовую продукцию: химические превращения (инверсия, реверсия, карамелизация, оксиметилфурфурольное разложение, реакция меланоидинообразования), ферментативные превращения (дыхание, брожение, гидролиз). Технологическая роль углеводов. Пищевая ценность углеводов.

Белки сырья и готовых продуктов. Характеристика аминокислот, белков сырья и готовой продукции. Ферментативные и неферментативные превращения азотистых веществ при переработке сырья: (гидролиз, коагуляция и денатурация, пенообразование, гидратация, меланоидинообразование). Роль азотистых веществ в формировании качества напитков. Пищевая ценность белков и аминокислот.

Липиды сырья и готовых продуктов. Классификация липидов сырья и готовой продукции, превращения при производстве продуктов питания: гидролиз, гидрирование, окисление. Пищевая ценность липидов.

Пищевые кислоты в сырье и готовой продукции. Роль и значение пищевых кислот в сырье и продуктах питания. Изменения пищевых кислот при переработке сырья.

Витамины сырья и готовой продукции. Классификация витаминов сырья и готовой продукции. Суточное потребление и пищевые источники витаминов. Общие причины потери витаминов в пищевых продуктах. Изменения витаминов, обусловленные технологическими процессами. Способы сохранения витаминов в пищевых продуктах. Витаминизация пищи.

Минеральные вещества в пищевых продуктах. Роль и значение минеральных веществ в сырье и продуктах питания. Микро- и макроэлементы, суточное потребление и пищевые источники. Влияние минеральных веществ на организм человека. Изменения состава минеральных веществ при технологической переработке сырья.

Фенольные вещества сырья и готовой продукции бродильных производств. Классификация фенольных веществ сырья и готовой продукции. Превращения в процессе переработки и хранения (ферментативное окисление, изменение полифенолов под влиянием химического состава среды, металлов). Роль фенольных веществ в формировании качества напитков. Пути предотвращения окисления полифенолов.

Ферменты сырья и пищевых продуктов. Классификация ферментов. Роль и значение ферментов в сырье и пищевых продуктах. Влияние ферментов на сохранность пищевого сырья, технология переработки сырья и качество пищевых продуктов. Применении ферментов в пищевых технологиях.

Вода в сырье и пищевых продуктах. Свободная и связанная влага, активность воды и стабильность пищевых продуктов.

Экология пищи. Медико-биологические требования к пищевым продуктам. Создание здоровых продуктов питания.

1. Основы рационального питания человека

1.1 Химия пищеварения

Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме веществ, входящих в состав пищи называется пищеварением. Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела человека, а также необходимых для регулирования функций организма.

Продукты, употребляемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде, представляют собой сложные системы с единой внутренней структурой и общими физико-химическими свойствами. Пищевые продукты имеют разнообразную химическую природу и химический состав.

Пищеварение является начальным этапом ассимиляции пищевых веществ. В процессе пищеварения пищевые вещества сложного химического состава расщепляются на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом человека.

Пищеварительный аппарат человека включает пищеварительный канал или желудочно-кишечный тракт. В состав желудочно-кишечного тракта входят:

Ротовая полость,

Пищевод, желудок,

Двенадцатиперстная кишка,

Тонкий кишечник, толстый кишечник,

Прямая кишка,

Основные железы - слюнные железы, печень, желчный пузырь, поджелудочная железа.

Превращение пищевых веществ в процесссе пищеварения осуществляется в три этапа:

Полостное пищеварение: процесс пищеварения происходит в пищевых полостях - ротовой, желудочной, кишечной. Эти полости удалены от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы). Полостное пищеварение обеспечивает интенсивное начальное пищеварение.

Мембранное пищеварение: осуществляется с помощью ферментов, сосредоточенных на микроворсинках, расположенных по стенкам тонкого кишечника. Мембранное пищеварение осуществляет гидролиз пищевых веществ.

Всасывание. Простые растворимые вещества, которые образуются в процессе пищеварения, всасываются через стенки тонкого и толстого кишечника в кровь и переносятся по организму человека.

Каждый компонент пищи имеет свою схему процесса переваривания и усвоения.

Усвоение углеводов. Из полисахаридов переваривается крахмал, содержащийся в растительной пище и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Переваривание крахмала и гликогена проходит поэтапно.

Гидролиз крахмала и гликогена начинается в ротовой полости при действии ферментов амилаз, находящихся в слюне. Затем гидролиз продолжается в желудке и двенадцатиперстной кишке. Крахмал и гликоген постепенно расщепляется на декстрины, мальтозу, глюкозу. Гидролиз пищевых дисахаридов катализируют ферменты, находящиеся в наружном слое эпителия тонкого кишечника. Сахароза при действии фермента сахараза (инвертаза) расщепляется до глюкозы и фруктозы, лактоза при действии фермента лактаза (в-галактозидаза) расщепляется до галактозы и глюкозы, мальтоза при действии фермента мальтаза расщепляется до двух молекул глюкоза. Моносахариды или простые гексозы всасываются эпителиальными клетками кишечника в кровь и доставляются в печень.

Усвоение белков. Белки пищи расщепляются протеолитическими ферментами до аминокислот, процесс происходит в желудке, двенадцатипертсной кишке, тонком кишечнике поэтапно.

В желудке переваривание белков проходит в кислой среде, в двенадцатиперстной кишке и кишечнике в слабощелочной среде. В процессе расщепления белков участвуют различные протеолитические ферменты: пепсин, трипсин, аминопептидаза, карбоксипептидаза и другие.

Усвоение липидов. Процесс осуществляется в тонком кишечнике. Фермент липаза выделяется поджелудочной железой. При гидролизе липидов, под воздействием фермента липаза, образуются свободные жирные кислоты, глицерин, фосфорная кислота, холин. Эти компоненты эмульгируются желчными кислотами, затем всасываются в лимфу, а из нее поступают в кровь.

Пищевые продукты в организме человека выполняют три основные функции:

снабжение материалом для построения тканей человека;

обеспечение энергией, необходимой для поддержания жизнедеятельности и совершения работы;

обеспечение веществами, играющими важную роль в регулировании обмена веществ в организме человека.

1.2 Теория сбалансированного питания

Теория рационального питания базируется на трех основных принципах:

1. Баланс энергии. Энергия, ежедневно поступающая с пищей, должна соответствовать энергии, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности.

2. Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ.

3. Режим питания. Соблюдение определенного времени и числа приемов пищи, рациональное распределение пищи при каждом приеме.

Баланс энергии. Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трех главных функций, связанных с жизнедеятельностью организма человека. Сюда включены: основной обмен, переваривание пищи, мышечная деятельность.

Основной обмен - это минимальное количество энергии необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии покоя (во время сна). Для мужчин эта энергия составляет 1600 ккал, для женщин - 1200 кал.

Переваривание пищи связано со специфическим динамическим действием пищи в отсутствии мышечной активности. Основной обмен у человека за счет специфического динамического действия пищи увеличивается на 10-15 %, что соответствует 140-160 ккал в сутки.

Мышечная деятельность определяется активностью образа жизни человека, характером работы человека. На мышечную деятельность расходуется 1000-2500 ккал.

На выполнение всех функций организма суммарно человек затрачивает 2200-2400 ккал для женщин и 2550-2800 ккал для мужчин. При выполнении больших физических нагрузок (занятия спортом, труд шахтеров, строителей и т.д.) энергетические затраты человека увеличиваются до 3500 - 4000 ккал. В случае положительного баланса энергии в течение длительного времени, избыток поступающей энергии аккумулируется в виде жира в жировой ткани, что приводит к избыточной массе тела.

Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ. В состав полноценного пищевого рациона должны входить питательные вещества пяти классов: белки (в том числе незаменимые аминокислоты), липиды (в том числе незаменимые жирные кислоты), углеводы (в том числе пищевые волокна), витамины, минеральные вещества.

Суточная потребность организма человека в углеводах составляет 400-500 г, на долю сахарозы приходится 10-20 % от общего количества углеводов. Углеводы являются основным источником энергии для человека. Пищевые волокна - клетчатка, пектин, гемицеллюлозы стабилизируют деятельность пищеварительного тракта. Клетчатка и гемицеллюлозы очищают кишечник, а пектин связывает и выводит из организма вредные вещества. Суточная потребность в пищевых волокнах составляет 25 г, в пектине - 5 г.

Суточная потребность организма человека в липидах составляет 102 г, в том числе растительные 72 г. Липиды являются основным источником энергии, участвуют в синтезе холестерина, других стероидов. Оптимальным является соотношение растительного и животного жира 7: 3. При этом обеспечивается сбалансированное поступление различных жирных кислот: 30 % насыщенных, 60 % мононенасыщенных, 10 % полиненасыщенных жирных кислот. Суточная потребность в незаменимых жирных кислотах (линолевой кислоты, линоленовой кислоты) составляет 3 - 6 г.

Физиологически ценными являются фосфолипиды, которые необходимы для обновления клеток и внутриклеточных структур. Суточная потребность в фосфолипидах составляет 5 г.

Суточная потребность организма человека в белках составляет 85 г, в том числе белков животного происхождения 50 г. Белки, поступающие с пищей, выполняют функции строительного материала, для синтеза и обновления белков, обеспечивают гормональный обмен, являются источником энергии. Для нормального питания количество незаменимых аминокислот в пищевом рационе должно составлять 36 - 40 %, что обеспечивается соотношением в продуктах питания белков растительных и животных 45:55 %.

Витамины и витаминоподобные вещества участвуют в метаболизме веществ в организме человека, входят в состав коферментов и ферментов, влияют на процессы обмена веществ в организме человека. Потребность человека в витаминах должна удовлетворяться за счет потребления натуральных продуктов. Суточная потребность в витаминах приведена в таблице 6.1.

Минеральные вещества необходимы для нормального питания, они выполняют различные функции: входят в структурные компоненты костей, являются электролитами при поддержании водно-солевого состава крови и тканей, являются простетическими группами в составе различных ферментов, влияют на процессы обмена веществ в организме человека. Суточное содержание в пищевом рационе минеральных веществ, представлено в таблице 4.1. Оптимальное соотношение основных макроэлементов - кальция, фосфора, магния должно составлять 1: 1,5: 0,5 или в граммах 800: 1200: 400.

Очень важно с пищей обеспечить поступление в организм необходимых пищевых веществ в оптимальном количестве и в нужное время. Потребность в различных пищевых веществах и энергии зависит от пола, возраста, характера трудовой деятельности человека, климатических условий и ряда других факторов.

Нормы потребления важнейших пищевых веществ и энергии для взрослого человека приведены в таблице 1.1.

Режим питания базируется на четырех правилах:

Регулярность питания,

Дробность питания,

Рациональный подбор продуктов,

Оптимальное распределение пище в течение дня.

Таблица 1.1 Нормы потребления пищевых веществ и энергии

Пищевое вещество	Суточная потребность,
В том числе животные
Незаменимые аминокислоты, г
Усвояемые углеводы, г
В том числе моно- и дисахариды
Липиды, г В том числе растительные
Незаменимые жирные кислоты, г
Фосфолипиды, г
Растительные липиды, г
Пищевые волокна, г В том числе пектин, г
Энергетическая ценность, ккал

Регулярность питания связана с соблюдением времени приема пищи. У человека формируется рефлекс выделения пищеварительного сока, что обеспечивает нормальное переваривание и усвоение пищи.

Дробность питания должна составлять 3-4 приема в сутки. При трехразовом приеме завтрак должен составлять 30 % пищевого рациона, обед 45-50 %, а ужин 20-25 %. Ужин не должен превышать трети дневного рациона.

Рациональный подбор продуктов при каждом приеме пищи должен обеспечить оптимальные условия для усвоения пищи. Белки животного происхождения рекомендуется употреблять в первой половине дня, молочную и растительную пищу - во второй.

Оптимальное распределение пищи в течение дня обеспечивает равномерную нагрузку на пищеварительную систему.

1.3 Определение энергетической и пищевой ценности продуктов питания

На основании норм потребности человека в основных пищевых веществах и данных о химическом составе пищевых продуктов можно рассчитать пищевую ценность продукта, а также составить индивидуальный рацион питания.

Под пищевой физиологической ценностью продукта питания понимают сбалансированное содержание в пищевом продукте усвояемых незаменимых веществ: незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ, ненасыщенных жирных кислот. Понятие пищевой ценности включает также оптимальное соотношение в пищевых продуктах белков, жиров, углеводов, которое составляет 1: 1,2: 4 или 85: 102: 360 граммов. При расчете пищевой ценности продукта определяется процентное содержание в продукте пищевых веществ: минеральных веществ (кальция, магния и т.д.), витаминов (тиамина, аскорбиновой кислоты и т.д.), от оптимального суточного потребления этого вещества. По полученным результатам делается вывод о полноценности или неполноценности продукта питания по его составу.

Энергия, которая освобождается из пищевых веществ в процессе биологического окисления используется для обеспечения физиологических функций организма, определяет энергетическую ценность пищевого продукта.

Энергетическую ценность продуктов питания принято выражать в килокалориях, расчет ведут на 100 г продукта. При необходимости пересчета в системе СИ используют переводной коэффициент 1 ккал = 4,184 кДж. Коэффициенты пересчета энергетической ценности важнейших составных частей сырья и пищевых продуктов составляют:

Белки - 4 ккал;

Углеводы - 4 ккал;

Сумма моно - и дисахаридов - 3,8 ккал;

Жиры - 9 ккал;

Органические кислоты - 3 ккал

Спирт этиловый - 7 ккал.

Пищевые продукты
Хлеб и хлебопродукты в пересчете на муку
Картофель
Овощи и бахчевые
Фрукты и ягоды
Мясо и мясопродукты
Рыба и рыбопродукты
Молоко и молочные продукты в пересчете на молоко
Молоко цельное
Молоко обезжиренное
Масло животное (21,7)*
Творог (4,0)*
Сметана и сливки (9,0)*
Сыр, брынза (8,0)*
Яйца, штук
Масло растительное, маргарин

Для расчета пищевой и энергетической ценности продуктов необходимо знать химический состав продуктов. Эти сведения можно найти в специальных справочниках.

Энергетическая ценность продукта рассчитывается по формуле 1.1

Э = (Х белок Ч 4) + (Х углеводы Ч4) + (Х жиры Ч 9) + (Х орг.кислоты Ч3) + (Х спирт Ч 7) (1.1)

По уровню энергетической ценности (калорийности) пищевые продукты делятся на четыре группы:

Особо высокоэнергетичные (шоколад, жиры) 400 - 900 ккал

Высокоэнергетичные (сахар, крупа) 250 - 400 ккал

Среднеэнергетичные (хлеб, мясо) 100 - 250 ккал

Низкоэнергетичные (молоко, рыба, овощи, фрукты) до 100 ккал

На выполнение всех функций организма человек затрачивает ежедневно 2200-2400 ккал для женщин и 2550-2800 ккал для мужчин. При повышенных физических нагрузках затраты энергии возрастают до 3500 - 4000 ккал.

2. Белковые вещества

2.1 Классификация белков

Белковыми веществами называются высокомолекулярные органические соединения, молекулы которых состоят из остатков 20 различных б-аминокислот. Белки играют огромную роль в деятельности живых организмов, в том числе и человека. Наиболее важными функциями белков являются:

Структурная функция (соединительные ткани, мышцы, волосы и т.д.); каталитическая функция (белки входят в состав ферментов);

Транспортная функция (перенос кислорода гемоглобином крови); защитная функция (антитела, фибриноген крови),

Сократительная функция (миозин мышечной ткани); гормональная (гормоны человека);

Резервная (ферритин селезенки). Резервная или питательная функция белков заключается в том, что белки используются организмом человека для синтеза белков и биологически активных соединений на основе белка, которые регулируют процессы обмена в организме человека.

Белки состоят из остатков б - аминокислот соединенных пептидной связью (- СО - NН -), которая образуется за счет карбоксильной группы первой аминокислоты и б - аминогруппы второй аминокислоты.

Существует несколько видов классификации белков.

Классификация по строению пептидной цепочки: различают спиралевидную форму в виде б - спирали и складчатую структуру в виде в - спирали.

Классификация по ориентации белковой молекулы в пространстве:

1.Первичная структура представляет собой соединение аминокислот в простейшую линейную цепь за счет только пептидных связей.

2.Вторичная структура представляет собой пространственное расположение полипептидой цепи в виде Ь - спирали или в - складчатой структуры. Структура удерживается за счет возникновения водородных связей между соседними пептидными связями.

3.Третичная структура представляет собой специфическое укладывание Ь - спирали в виде глобул. Структура удерживается за счет возникновения связей между боковыми радикалами аминокислот.

4.Четвертичная структура представляет собой соединение нескольких глобул, находящихся в состоянии третичной структуры, в одну укрупненную структуру, обладающую новыми свойствами, не характерными для отдельных глобул. Глобулы удерживаются за счет возникновения водородных связей.

Поддержание характерной пространственной третичной структуры белковой молекулы осуществляется за счет взаимодействия боковых радикалов аминокислот между собой с образованием связей: водородных, дисульфидных, электростатических, гидрофобных. Конфигурации перечисленных связей приведены на рисунке 2.1.

Классификация по степени растворимости белка.

Водорастворимые белки имеют небольшую молекулярную массу, их представляют альбумины яйца.

Солерастворимые белки растворяются в 10 % растворе хлорида натрия, их представляют глобулины: белок молока казеин, белок крови глобулин.

Щелочерастворимые белки растворяются в 0,2 % растворе гидроксила натрия, их представляют глютелины: белок клейковины пшеницы.

Спирторастворимые белки растворяются в 60-80 % спирте, их представляют проламины: белки злаковых культур.

Классификация по строению белка.

Белки по строению белковой молекулы разделяются на простые или протеины и сложные или протеиды. В состав простых белков входят только аминокислоты, в состав сложных белков входят аминокислоты (апобелок) и вещества небелковой природы (простетическая группа), которая включает: фосфорную кислоту, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и т.д.

Протеиды подразделяются на подгруппы в зависимости от состава небелковой части:

Липопротеиды состоят из белка и остатков липидов, они входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток.

Гликопротеиды состоят из белка и высокомолекулярных углеводов, входят в состав яичного белка.

Хромопротеиды состоят из белка и красящих веществ - пигментов, имеющих в своем составе металлы, например гемоглобин содержит железо.

Нуклеопротеиды состоят из белка и нуклеиновых кислот, входят в состав протоплазмы клеток и в ядро клетки.

Фосфопротеиды состоят из белка и фосфорной кислоты, входят в состав клетки.

2.2 Неферментативные превращения белков

Белки находят применение в производстве пищевых продуктов не только как питательные ингредиенты, они обладают специфическими свойствами - функциональными свойствами, которые обеспечивают структуру, влияют на технологию производства пищевого продукта.

Водосвязывающая способность или гидратация. Белки способны связывать воду, то есть проявляют гидрофильные свойства. При этом белки набухают, увеличивается их масса и объем. Гидрофильность клейковинных белков - один из признаков, характеризующих качество зерна и муки. Цитоплазма клетки представляет стабилизированную суспензию из молекул белка. В процессе технологической переработки сырья происходит связывание воды, продукты увеличиваются в объеме - набухают.

Виды связей в молекуле белка. Водородные: 1- между пептидными группами; 2 - между карбоксильной группой (аспарагиновая и глютаминовыя кислоты) и спиртовым гидроксилом (серин); 3- между фенольным гидроксилом и имидозолом. Электростатическое взаимодействие: 4 -между основанием и кислотой (аминогруппой лизина и карбоксильной группой аспарагиновой и глютаминовой аминокислот). Гидрофобные: 5 -при участии лейцина, изолейцина, валина, аланина; 6 - с участием фенилаланина.

Денатурация белков - это процесс изменения пространственной структуры белка под влиянием внешних факторов: нагревание, механическое воздействие, химическое воздействие, физическое воздействие и т. д. При денатурации распадается четвертичная, третичная, вторичная структура белка, но сохранятся первичная структура и не изменяется химический состав белка. При денатурации меняется физические свойства белка: снижается растворимость и водосвязывающая способность, теряется биологическая активность белка. Одновременно увеличивается активность некоторых химических групп, облегчается ферментативный гидролиз белка.

При технологической переработке сырья (очистка, перемешивание, варка, обработка химическими реагентами, использование вакуума или повышенного давления) белки подвергаются денатурации, что повышает степень их усвоения.

Пенообразование. Белки способны образовывать высококонцентрированные системы жидкость - газ, твердое тело - газ в виде пены. Белки выполняют функцию пенообразователей в кондитерской промышленности (суфле, пастила), в хлебопечении, в производстве пива. Поверхность газовых пузырьков покрывает жидкая или твердая оболочка, состоящая из белков. При истончении этой оболочки газовые пузырьки лопаются, происходит коалисценция или слияние пузырьков, пена становится рыхлой, менее стойкой. Устойчивость структуры пены является важным фактором повышения качества пищевых продуктов, в том числе и пива.

Меланоидинообразование (реакция Майяра). При взаимодействии аминогрупп белков и аминокислот с карбонильными группами углеводов происходит реакция меланоидинообразования. Это окислительно-восстановительный процесс с образованием различных промежуточных продуктов, конечные продукты реакции - меланоидины имеют коричневый цвет, влияют на цвет и вкус готовых продуктов. Реакция Майяра происходит при сушке солода, при кипячении сусла с хмелем, при выпечке хлеба, при варке сахарных сиропов, при переработке овощей и фруктов. Скорость и глубина реакции меланоидинообразования зависит от состава продукта, уровня рН среды (более благоприятна слабощелочная среда), температура, влажность. Меланоидинообразование снижает активность витаминов и ферментов, что приводит к снижению пищевой ценности продуктов.

2.3 Ферментативный гидролиз белков

Гидролиз белков осуществляют протеолитические ферменты. Большое разнообразие протеолитических ферментов связано со специфичностью их воздействия на белок. Место приложения или действия протеолитического фермента связано со структурой радикалов, находящихся рядом с пептидной связью. Пепсин расщепляет связь между фенилаланином и тирозином, глутаминовой кислотой и цистином (метионином, глицином), между валином и лейцином. Трипсин расщепляет связь между аргинином (лизином) и другими аминокислотами. Химотрипсин - между ароматическими аминокислотами (триптофан, тирозин, фенилаланин) и метионином. Аминопептидазы действуют со стороны N - концевой аминокислоты, карбоксипептидазы со стороны С - концевой аминокислоты. Эндопептидазы разрушают белок внутри молекулы, экзопептидазы - действуют с конца молекулы. Для полного гидролиза белковой молекулы необходим набор большого количества различных протеолитических ферментов.

2.4 Пищевая ценность белков

Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава по содержанию незаменимых аминокислот. В эту группу входят аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека. К незаменимым аминокислотам относят аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, лизин, треонин, метионин, триптофан. Аминокислоты аргинин и гистидин относятся к частично заменимым, так как они медленно синтезируются организмом человека. Отсутствие в пище одной или нескольких незаменимых аминокислот приводит к нарушению деятельности центральной нервной системы, останавливают рост и развитие организма, к неполному усвоению других аминокислот. Биологическая ценность белков рассчитывается по аминокислотному скору (а.с.). Аминокислотный скор выражается в процентах, представляющих отношение содержания незаменимой аминокислоты в исследуемом белке продукта к ее количеству в эталонном белке. Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям человека в каждой незаменимой аминокислоте. Аминокислота, скорость которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Например, в белке пшеницы лимитирующей является аминокислота лизин, в кукурузе - метионин, в картофеле и бобовых культурах лимитирующими являются метионин и цистин - это серосодержащие аминокислоты.

Животные и растительные белки отличаются по биологической ценности. Аминокислотный состав животных белков близок к аминокислотному составу белков человека, поэтому животные белки являются полноценными. Белки растительные содержат пониженное содержание лизина, триптофана, треонина, метионина, цистина.

Биологическая ценность белков определяется степенью их усвоения в организме человека. Животные белки имеют белее высокую степень усвояемости, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается 90 % аминокислот, а из растительных 60 - 80 %. В порядке убывания скорости усвоения белков продукты располагаются в последовательности: рыба > молочные продукты > мясо > хлеб > крупы

Одной из причин низкой усвояемости растительных белков является их взаимодействие с полисахаридами, которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.

При недостатке в пище углеводов и липидов требования к белку несколько изменяется. Наряду с биологической ролью белок начинает выполнять энергетическую функцию. При усвоении 1 грамма белка выделяется 4 ккал энергии. При избыточном потреблении белка возникает опасность синтеза липидов и ожирения организма.

Суточная потребность взрослого человека в белках составляет 5 г на 1 кг массы тела или 70 - 100 г в сутки. На долю белков животного происхождения должно приходиться 55 % и растительного происхождения 45 % от суточного рациона человека.

3. Углеводы

3.1 Классификация и строение углеводов

Углеводами называются полиоксиальдегиды и полиоксикетоны, а также соединения, которые превращаются в них после гидролиза.

Углеводы подразделяются на три группы:

Моносахариды;

Олигосахариды или дисахариды;

Полисахариды.

Моносахариды обычно содержат пять или шесть атомов углерода. Из пентоз распространены: арабиноза, ксилоза, рибоза. Из гексоз часто встречаются: глюкоза, фруктоза, галактоза.

Рибоза является важнейшей составной частью биологически активных молекул, ответственных за передачу наследственной информации, перенос химической энергии, необходимой для осуществления многих биохимических реакций живого организма, так как входит в состав рибонуклеиновой кислоты (РНК), дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), аденозинтрифосфата (АТФ) и т.д. Арабиноза и ксилоза входят в состав полисахарида гемицеллюлозы. Глюкоза входит в состав фруктов 2-8 %, в состав полисахаридов: крахмала, гликогена, целлюлозы, гемицеллюлозы, а также в состав дисахаридов: мальтоза, целлобиоза, сахароза, лактоза. Фруктоза входит в состав фруктов 2-8 %, является составной частью дисахарида сахароза. Галактоза является составной частью дисахарида лактоза, производные галактозы входят в состав полисахарида пектин.

Олигосахариды являются полисахаридами первого порядка, то есть состоят их 2-10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. Из олигосахаридов более распространены дисахариды, важное практическое значение в бродильных производствах имеют декстрины, состоящие из трех, четырех и более остатков глюкозы.

Из дисахаридов разделяют восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. К восстанавливающим относят дисахариды, имеющие свободный полуацетальный гидроксил, это мальтоза, целлобиоза, лактоза. К невосстаннавливающим относят дисахариды, у которых в образовании гликозидной связи участвует два полуацетальных гидроксила, это дисахариды сахароза и трегалоза.

В состав мальтозы входит б-D-глюкопираноза связь 1,4. Мальтоза образуется в качестве промежуточного продукта гидролиза крахмала или гликогена.

В состав целлобиозы входит Я-D-глюкопираноза связь 1,4. Целлобиоза входит в состав полисахарида целлюлоза и образуется в качестве промежуточного продукта ее гидролиза.

В состав лактозы входит Я-D-галактопираноза и б-D-глюкопираноза связь 1,4. Лактоза содержится в молоке и молочных продуктах, часто называется молочным сахаром. На рисунке формула глюкозы приведена в перевернутом виде

В состав сахарозы входит Я -D- фруктофураноза и б -D-глюкопираноза связь 1,2. Сахароза входит в состав распространенного пищевого продукта- сахара. Гидролиз сахарозы осуществляет фермент инвертаза или Я-фруктофуранозидаза, при гидролизе сахарозы образуется фруктоза и глюкоза. Этот процесс называется инверсия сахарозы. Продукты гидролиза сахарозы улучшают вкус и аромат продуктов, предупреждают черствение хлеба.

В состав трегалозы входит б -D-глюкопираноза связь 1,1. Трегалоза входит в состав углеводов грибов и редко встречается среди растений.

Полисахариды второго порядка состоят из большого количества остатков углеводов. По строению полисахариды могут состоять из моносахаридных единиц одного типа - это гомополисахариды, а также из мономерных звеньев двух и более типов - это гетеропилисахариды. Полисахариды могут иметь линейное строение или разветвленное строение.

Крахмал состоит из остатков б -D-глюкопиранозы. Связь 1,4 у линейной структуры крахмала, которая называется амилоза и связи 1,4 и 1,6 у разветвленной структуры крахмала, которая называется амилопектин. Крахмал является основной углеводной составляющей пищи человека. Это главный энергетический ресурс человека.

Гликоген состоит из остатков б-D-глюкопиранозы, связь 1,4 и 1.6, разветвление у гликогена находятся через каждые 3-4 звена глюкозы. Гликоген является запасным питательным веществом живой клетки. Гидролиз гликогена осуществляют амилолитические ферменты.

Целлюлоза или клетчатка состоит из остатков Я-D-глюкопиранозы связь 1,4. Целлюлоза является распространенным растительным полисахаридом, входит в состав древесины, скелета стеблей и листьев, оболочки зерновых культур, овощей и фруктов. Целлюлоза не расщепляется ферментами желудочно-кишечного тракта человека, поэтому в питании человека играет роль балластного вещества - пищевых волокон, способствующих очистке кишечника человека.

Пектиновые вещества состоят их остатков галактуроновой кислоты и метоксилированной галактуроновой кислоты, соединенных б - (1,4) - гликозидными связями. Различают три разновидности пектиновых веществ:

Протопектин или нерастворимый пектин, находится в связанном состоянии с гемицеллюлозой, целлюлозой или белком;

Растворимый пектин имеет высокую степень этерификации с остатками метилового спирта. Растворимый пектин способен в кислой среде и в присутствии сахара образовывать желе и гели;

Пектовые кислоты не имеют остатков метилового спирта, при этом пектовая кислота теряет способность образовывать желе и гели.

Пектин имеет молекулярную массу 20-30 тыс. единиц, не усваивается организмом человека, относится к балластным углеводам (пищевым волокнам).

Гемицеллюлозы являются гетерополисахаридами, так как в их состав входят Я -D- глюкопираноза, связь 1,4 (до 70 %) и 1,3 (до 30 %), Я -D- ксилопираноза, связь 1,4 и Я -L- арабофуроноза, связь 1-2 и 1-3. Реже встречаются остатки галактозы и маннозы. Молекулярный вес гемицеллюлоз 60 тысяч единиц. Гемицеллюлозы входят в состав клеточных оболочек растений, в том числе в оболочки стенок крахмальных зерен, затрудняя действие амилолитических ферментов на крахмал.

3.2 Превращения моно и дисахаридов

Дыхание это экзотермический процесс ферментативного окисления моносахаридов до воды и диоксида углерода:

С6 Н12 О6 + 6О2 > 6СО2 ^ + 6Н2 О + 672 ккал

Дыхание является важнейшим источником энергии для человека. Для осуществления процесса дыхания необходимо большое количество кислорода.

При недостатке кислорода или его отсутствии происходит процесс брожения моносахаридов. Существует несколько видов брожения, в которых принимают участие различные микроорганизмы.

Спиртовое брожение осуществляется при участии ферментов дрожжей по следующей схеме:

С6 Н12 О6 > 2СО2 ^ + 2С2 Н5 ОН+ 57 ккал

В результате реакции спиртового брожения, под действием комплекса ферментов дрожжей, образуется две молекулы этилового спирта и две молекулы диоксида углерода. Моносахариды сбраживаются дрожжами с различной скоростью. Наиболее легко сбраживается глюкоза и фруктоза, труднее манноза, практически не сбраживается галактоза - основной углевод молока. Пентозы дрожжами не сбраживаются. Наряду с моносахаридами глюкоза и фруктоза, дрожжи могут сбраживать дисахариды мальтоза исахароза, так как дрожжи обладают ферментами, способными разложить молекулы этих двух дисахаридов до глюкозы и фруктозы (Ь -гликозидаза и в-фруктофуранозидаза). Спиртовое брожение играет важную роль в процессе производства пива, спирта, вина, кваса, в хлебопечении. Наряду с главными продуктами брожения - этиловым спиртом и диоксидом углерода, при спиртовом брожении образуются побочные и вторичные продукты брожения: глицерин, уксусный альдегид, уксусная кислота, изоамиловый и другие высшие спирты. Эти продукты влияют на органолептические свойства продуктов, часто ухудшают их качество.

Молочнокислое брожение осуществляется при участии ферментов молочнокислых бактерий:

С6 Н12 О6 > 2СН3 ? СН (ОН) ? СООН +52 ккал

В результате реакции молочнокислого брожения под действием комплекса ферментов образуется две молекулы молочной кислоты. Молочнокислое брожение играет важную роль в процессе производства кисломолочных продуктов, кваса, квашении капусты.

Маслянокислое брожение осуществляется при участии ферментов маслянокислых бактерий:

С6Н12О6 > СН3 ? СН2 ? СН2 ? СООН + 2СО2 ^ +2 Н2 ^

В результате реакции маслянокислого брожения образуется молекула масляной кислоты две молекулы диоксида углерода и водород. Этот процесс происходит на дне болот при разложении растительных остатков, а также при возникновении инфекции маслянокислыми микроорганизмами в процессе производства продуктов питания.

Лимоннокислое брожение осуществляется при участии ферментов плесневого гриба Aspergillus niger:

С6 Н12 О6 + [О] > СООН? СН2 ? С? СН2 ? СООН

В результате реакции лимоннокислого брожения образуется молекула лимонной кислоты. В основе этой реакции лежит процесс получения лимонной кислоты.

Карамелизация. Реакция карамелизации осуществляется при нагреве свыше 100 °С растворов глюкозы, фруктозы, сахарозы. При этом происходят различные превращения углеводов. При нагревании сахарозы в слабокислой среде происходит частичный гидролиз (инверсия) с образованием глюкозы и фруктозы. От молекул глюкозы и фруктозы при нагревании может отщепляться три молекулы воды, происходит дегидратация с образованием оксиметилфурфурола, дальнейшее разрушение которого приводит к разрушению углеродного скелета и образованию муравьиной и левулиновой кислот. Оксиметилфурфурол образуется при нагревании растворов углеводов низкой концентрации - 10 - 30 %, это вещество имеет коричневый цвет и специфический запах пропеченной корочки хлеба.

На первом этапе реакции карамелизации от молекулы сахарозы отщепляется две молекулы воды. Образуется карамелан, состоящий из ангидроколец, содержащих в кольце двойные связи (дигидрофуран, циклогексанолон и другие соединения), которые имеют коричневый цвет. На втором этапе отщепляется три молекулы воды и образуется карамелен, имеющий темнокоричневый цвет. На третьем этапе происходит конденсация молекул сахарозы и образуется карамелин, имеющий темнокоричневый цвет, плохо растворимый в воде. Карамелизация сахарозы осуществляется при содержании сахарозы 70 - 80 %.

Меланоидинообразование или реакция Майяра. Реакция взаимодействия восстанавливающих дисахаридов и моносахаридов с аминокислотами, пептидами, белками. В результате взаимодействия карбонильной (альдегидной или кетонной) группы углеводов и аминогруппы белков и аминокислот происходят многостадийные превращения продуктов реакции с образованием глюкозоамина, который подвергается перегруппировке по Амадори и Хейтсу, затем образуются меланоидиновые пигменты, имеющие темно-коричневый цвет, специфический вкус и запах. Реакция меланоидинообразования является основной причиной неферментативного потемнения пищевых продуктов. Такое потемнение происходит при выпечке хлеба, при сушке солода, при кипячении сусла с хмелем в производстве пива, при сушке фруктов. Скорость реакции зависит от состава взаимодействующих продуктов, рН среды, температуры, влажности. В результате реакции меланоидинообразования снижается содержание углеводов и аминокислот, в том числе и незаманимых, на 25 %, что приводит и к изменению качества готового продукта, снижению его пищевой и энергетической ценности. Имеются сведения, что продукты реакции меланоидинообразования обладают андиоксидантными свойствами, снижают усвоение белков.

Схема взаимодействия восстанавливающих дисахаридов и моносахаридов с аминокислотами в упрощенном виде:

3.3 Ферментативный гидролиз полисахаридов

Гидролиз крахмала осуществляют амилолитические ферменты. Фермент б-амилаза гидролизует крахмал действуя хаотично, разрывает 1,4 связь с образованием декстринов и небольшого количества мальтозы. Фермент б-амилаза действуя на крахмальное зерно образует каналы, раскалывая полисахарид на части. Схема гидролиза крахмала приведена на рисунке 3.1.

Фермент Я-амилаза гидролизует крахмал действуя с конца цепочки, разравыет связь 1,4 и образует мальтозу, в местах разветвления амилопектина действие Я -амилазы прекращается, в этом случае остается небольшое количество декстринов.

Фермент глюкоамилаза действует с конца цепочки, отщепляет одну молекулу глюкозы, разрывает 1,4 связь, в местах разветвления амилопектина действие глюкоамилазы прекращается и остается небольшое количество непрогидролизовавшихся декстринов. Фермент олиго- 1,6- гликозидаза расщепляет 1,6 связь с образованием декстринов. Фермент изомальтаза гидролизует дисахарид изомальтоза до глюкозы. Гидролиз крахмала является важнейшей реакцией, происходящей при технологической переработке сырья в производстве пива, спирта.

Гидролиз гликогена осуществляют амилолитические ферменты.

Гидролиз пектина осуществляют пектолитические ферменты.

Растворимый пектин переходит из нерастворимого пектина в растворимое состояние при действии фермента протопектиназа или в присутствии разбавленных кислот. При этом пектин отщепляется от гемицеллюлозы или других связывающих компонентов. Растворимый пектин способен в кислой среде и в присутствии сахара образовывать желе и гели;

Пектовые кислоты образуются из растворимого пектина при действии фермента пектаза (пектинэстереза) или в присутствии разбавленных щелочей, при этом пектовая кислота теряет способность образовывать желе и гели. В результате действия фермента пектаза от растворимого пектина отщепляется метиловый спирт. Ферментативный гидролиз пектина можно представить в виде схемы:

Гидролиз гемицеллюлоз осуществляют цитолитические ферменты, которые включают эндо-Я- глюканазу, арабинозидазу и ксиланазу. Гемицеллюлозы не способны растворяться в воде, значительно затрудняют гидролиз крахмала. При действии фермента эндо-Я- глюканаза отщепляется остаток глюкозы, при действии фермента арабинозидаза отщепляется остаток арабинозы, а при действии фермента ксилоназа отщепляется остаток ксилозы. При частичном гидролизе гемицеллюлозы образуются гуммивещества или амиланы, которые имеют меньшую молекулярную массу, растворяются в воде, образуя вязкие растворы. От степени гидролиза гемицеллюлоз зависит скорость гидролиза крахмала при осахаривании солода в производстве пива, длительность фильтрации затора.

3.4 Пищевая ценность углеводов

Одна из важнейших функций низкомолекулярных углеводов это придание сладкого вкуса продуктам питания. В таблице 3.1 приведена характеристика относительной сладости различных углеводов и сахарозаменителей по сравнению с сахарозой, сладость которой принята за 1 единицу.

Углеводы являются основным источником энергии для человека, при усвоении 1 г моно или дисахарида выделяется 4 ккал энергии. Суточная потребность человека в углеводах составляет 400 - 500 г, в том числе моно и дисахаридов 50 - 100 г. Балластных углеводов (пищевых волокон) - целлюлозы и пектиновых веществ в сутки необходимо употреблять 10 - 15 г, они способствуют очищению кишечника и нормализуют его деятельность. Избыток углеводов в питании приводит к ожирению, так как углеводы используются для построения жирных кислот, а также приводит к нарушению деятельности нервной системы, к аллергическим реакциям.

Таблица 3.1 Относительная сладость (ОС) углеводов и сахарозаменителей

Углеводы		Углеводы или сахарозаменители
Сахароза		б-D-лактоза
Я-D-фруктоза		Я-D-лактоза
б-D-глюкоза
Я-D-глюкоза
б-D-галактоза
Я-D-галактоза		Цикломаты
б-D-манноза		Аспартам
Я-D- манноза

4.1 Классификация липидов

Липиды являются производными жирных кислот, спиртов, построенных с помощи сложноэфирной связи. В липидах также встречается простая эфирная связь, фосфоэфирная связь, гликозидная связь. Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами.

Липиды нерастворимы в воде (гидрофобны), но хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, хлороформе). Различают липиды растительного происхождения и животного происхождения. В растениях накапливается в семенах и плодах, больше всего в орехах (до 60 %). У животных липиды концентрируются в подкожных, мозговой, нервных тканях. В рыбе содержится 10-20 % , в мясе свинины до 33 %, в мясе говядины 10 % липидов.

По строению липиды разделяют на две группы:

Простые липиды

Сложные липиды.

К простым липидам относят сложные (жир и масло) или простые (воск) эфиры высших жирных кислот и спиртов.

Сложные липиды имеют в своем составе соединения, содержащие атомы азота, серы, фосфора. В эту группу относят фосфолипиды. Они представлены фосфотидной кислотой, которая содержат только фосфорную кислоту, занимающую место одного из остатков жирных кислот, и фосфолипидами, в состав которых входят три азотистых основания. Азотистые основания присоединяются к остатку фосфорной кислоты у фосфотидной кислоты. Фосфотидилэтаноламин содержит азотистое основание этаноламин НО - СН2 - СН2 - NH2. Фосфотидилхолин содержит азотистое основание холин [НО- СН2 - (СН3)3 N]+(ОН), это вещество называют лецитин. Фосфотидилсерин содержит аминокислоту серин НО- СН(NH2) - СООН.

Сложные липиды содержат остатки углеводов - гликолипиды, остатки белков - липопротеиды, спирт сфингозин (вместо глицерина) содержат сфинголипиды.

Гликолипиды выполняют структурные функции, входят в состав клеточных мембран, в состав клейковины зерна. Чаще всего в составе гликолипидов встречаются моносахариды D- галактоза, D - глюкоза.

Липопротеиды входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток, влияют на обмен веществ.

Сфинголипиды участвуют в деятельности центральной нервной системы. При нарушении обмена и функционирования сфинголипидов развиваются нарушения в деятельности центральной нервной системы.

Наиболее распространены простые липиды - ацилглицнриды. В состав ацилглицеридов входят спирт глицерин и высокомолекулярные жирные кислоты. Наиболее распространены среди жирных кислот насыщенные кислоты (не содержащие кратных связей) пальмитиновая (С15Н31СООН) и стеариновая (С17 Н35СООН) кислоты и ненасыщенные кислоты (содержащие кратные связи): олеиновая с одной двойной связью (С17 Н33СООН), линолевая с двумя кратными связями (С17 Н31СООН), линоленовая с тремя кратными связями (С17 Н29СООН). Среди простых липидов главным образом встречаются триацилглицериды (содержат три одинаковых или различных остатка жирных кислот). Однако простые липиды могут быть представлены в виде диацилглицеридов и моноацилглицеридов.

В составе жиров преимущественно находятся насыщенные жирные кислоты. Жиры имеют твердую консистенцию и повышенную температуру плавления. Содержатся преимущественно в липидах животного происхождения. Масла содержат в основном ненасыщенные жирные кислоты, имеют жидкую консистенцию и низкую температуру плавления. Содержатся в липидах растительного происхождения.

Восками называют сложные эфиры, в состав которых входит один высокомолекулярный одноатомный спирт с 18 - 30 атомами углерода, и одна высокомолекулярная жирная кислота с 18 - 30 атомами углерода. Воска встречаются в растительном мире. Воск покрывает очень тонким слоем листья, плоды, предохраняя их от переувлажнения, высыхания, воздействия микроорганизмов. Содержание воска невелико и составляет 0,01 - 0,2 %.

Среди сложных липидов распространены фосфолипиды. В составе фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофобными выступают радикалы жирных кислот, а гидрофильными - остатки фосфорной кислоты и азотистые основания. Фосфолипиды участвуют в построении мембран клетки, регулируют поступление в клетку питательных веществ.

Подобные документы

Биологическая роль углеводов, действие ферментов пищеварительного тракта на углеводы. Процесс гидролиза целлюлозы (клетчатки), всасывание продуктов распада углеводов. Анаэробное расщепление и реакция гликолиза. Пентозофосфатный путь окисления углеводов.

реферат , добавлен 22.06.2010


Органические вещества, в состав которых входит углерод, кислород и водород. Общая формула химического состава углеводов. Строение и химические свойства моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов. Основные функции углеводов в организме человека.

презентация , добавлен 23.10.2016


Классификация углеводов (моносахариды, олигосахариды, полисахариды) как самых распространенных органических соединений. Химические свойства вещества, его роль в питании как основного источника энергии, характеристика и место глюкозы в жизни человека.

реферат , добавлен 20.12.2010


Общая формула углеводов, их первостепенное биохимическое значение, распространенность в природе и роль в жизни человека. Виды углеводов по химической структуре: простые и сложные (моно- и полисахариды). Произведение синтеза углеводов из формальдегида.

контрольная работа , добавлен 24.01.2011


Общая характеристика, классификация, строение и синтез белков. Гидролиз белков с разбавленными кислотами, цветные реакции на белки. Значение белков в приготовлении пищи и пищевых продуктов. Потребность и усвояемость организма человека в белке.

курсовая работа , добавлен 27.10.2010


Расчет количества и химического состава сырьевых компонентов, энергетической и биологической ценности батона, степени удовлетворения суточной потребности человека в конкретном пищевом веществе. Определение пищевой ценности изделия с добавкой соевой муки.

практическая работа , добавлен 19.03.2015


Формула углеводов, их классификация. Основные функции углеводов. Синтез углеводов из формальдегида. Свойства моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов. Гидролиз крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде. Спиртовое и молочнокислое брожение.

презентация , добавлен 20.01.2015


Классификация, виды, полезные свойства шоколада и его влияние на организм человека. Исследование состава шоколада по этикеткам. Определение в шоколаде непредельных жиров, белков, углеводов, кислотно-щелочного баланса. Отношение школьников к шоколаду.

практическая работа , добавлен 17.02.2013


Понятие и структура углеводов, их классификация и типы, значение в человеческом организме, содержание в продуктах. Факторы, снижающие ингибирующее действие, принцип функционирования антиферментов. Роль кислот в формировании вкуса и запаха продуктов.

контрольная работа , добавлен 02.12.2014


Аэробное окисление углеводов - основной путь образования энергии для организма. Клеточное дыхание - ферментативный процесс, результате которого, молекулы углеводов, жирных кислот и аминокислот расщепляются, освобождается биологически полезная энергия.

Три килограмма химических веществ. Вот то количество, которое проглатывается за год среднестатистическим потребителем самых разных, порой абсолютно привычных продуктов: кексов, например, или мармелада. Красители, эмульгаторы, уплотнители, загустители присутствуют теперь буквально во всем. Естественно, возникает вопрос: зачем производители добавляют их в продукты питания и насколько безвредны эти вещества?

Специалисты договорились считать, что «пищевые добавки — это общее название природных или синтетических химических веществ, добавляемых в продукты питания с целью придания им определенных свойств (улучшения вкуса и запаха, повышения питательной ценности, предотвращения порчи продукта и т. д.), которые не употребляются в качестве самостоятельных пищевых продуктов». Формулировка вполне четкая и понятная. Однако далеко не все в этом вопросе просто. Многое зависит от честности и элементарной порядочности производителей, от того, что именно и в каких количествах они используют для придания продуктам товарного вида.

Порядковый номер вкуса

Пищевые добавки — это не изобретение нашего высокотехнологического века. Соль, сода, пряности известны людям с незапамятных времен. Но вот подлинный расцвет их использования начался все-таки в ХХ веке — веке пищевой химии. На добавки были возложены большие надежды. И они оправдали ожидания в полной мере. С их помощью удалось создать большой ассортимент аппетитных, долгохранящихся и при этом менее трудоемких в производстве продуктов. Завоевав признание, «улучшители» были поставлены на поток. Колбасы стали нежно-розовыми, йогурты свежефруктовыми, а кексы пышно-нечерствеющими. «Молодость» и привлекательность продуктов обеспечили именно добавки, которые используют в качестве красителей, эмульгаторов, уплотнителей, загустителей, желеобразователей, глазирователей, усилителей вкуса и запаха, консервантов…

Их наличие в обязательном порядке указывается на упаковке в перечне ингредиентов и обозначаются буквой «Е» (начальная буква в слове «Europe» (Европа). Пугаться их присутствия не следует, большинство наименований при правильном соблюдении рецептуры вреда здоровью не несет, исключения составляют лишь те, которые у отдельных людей могут вызывать индивидуальную непереносимость.

Далее за буквой следует число. Оно позволяет ориентироваться в многообразии добавок, являясь, согласно Единой европейской классификации, кодом конкретного вещества. Например, Е152 — совершенно безобидный активированный уголь, Е1404 — крахмал, а Е500 — сода.

Кодами Е100–Е182 обозначают красители, усиливающие или восстанавливающие цвет продукта. Кодами Е200–Е299 — консерванты, повышающие срок хранения продуктов за счет защиты их от микробов, грибков и бактериофагов. В эту же группу включены химические стерилизующие добавки, используемые при созревании вин, а также дезинфицирующие вещества. Е300–Е399 — антиокислители, защищающие продукты от окисления, например от прогоркания жиров и изменения цвета нарезанных овощей и фруктов. Е400–Е499 — стабилизаторы, загустители, эмульгаторы, назначение которых — сохранять заданную консистенцию продукта, а также повышать его вязкость. Е500–Е599 — регуляторы pH и вещества против слеживания. Е600–Е699 — ароматизаторы, усиливающие вкус и аромат продукта. Е900–Е999 — антифламинги (пеногасители), Е1000–Е1521 — все остальное, а именно — глазирователи, разделители, герметики, улучшители муки и хлеба, текстураторы, упаковочные газы, подсластители. Пищевых добавок под номерами Е700–Е899 пока не существует, эти коды зарезервированы для новых веществ, появление которых не за горами.

Тайна багряных кермесов
История такого пищевого красителя, как кошениль, он же кармин (Е120), напоминает детективный роман. Получать его люди научились в глубокой древности. В библейских легендах упоминается пурпурная краска, полученная из красного червя, которую употребляли потомки Ноя. И действительно, кармин получали из насекомых кошенили, известных также как дубовые червецы, или кермесы. Обитали они в странах Средиземноморья, встречались в Польше и на Украине, однако наибольшую известность получила араратская кошениль. Еще в III веке один из персидских царей подарил римскому императору Аврелиану шерстяную ткань, выкрашенную в багряный цвет, которая стала достопримечательностью Капитолия. Араратская кошениль упоминается и в средневековых арабских хрониках, где говорится о том, что Армения производит краску «кирмиз», используемую для окраски пуховых и шерстяных изделий, написания книжных гравюр. Однако в XVI веке на мировом рынке появился новый тип кошенили — мексиканская. Привез ее из Нового Света знаменитый конкистадор Эрнан Кортес в качестве дара своему королю. Мексиканская кошениль была мельче араратской, зато размножалась пять раз в год, в ее худеньких тельцах практически отсутствовал жир, что упрощало процесс производства краски, да и красящий пигмент был ярче. В считанные годы новый тип кармина завоевал всю Европу, об араратской же кошенили просто забыли на долгие годы. Восстановить рецепты прошлого удалось только в начале XIX века архимандриту Эчмиадзинского монастыря Исааку Тер-Григоряну, он же миниатюрист Саак Цахкарар. В 30-е годы XIX века его открытием заинтересовался академик Российской Императорской академии наук Иосиф Гамель, посвятивший «живым красителям» целую монографию. Кошениль даже попытались разводить в промышленных масштабах. Однако появление в конце XIX века дешевых анилиновых красителей отбило у отечественных предпринимателей охоту возиться с «червяками». Впрочем, очень быстро стало ясно, что необходимость в краске из кошенили отпадет еще очень не скоро, ведь в отличие от химических красителей она абсолютно безвредна для человеческого организма, а значит, может применяться в кулинарии. В 30-е годы ХХ века советское правительство решило сократить ввоз импортных продуктов питания и обязало знаменитого энтомолога Бориса Кузина наладить производство отечественной кошенили. Экспедиция в Армению увенчалась успехом. Ценное насекомое было найдено. Однако его разведению помешала война. Проект по изучению араратской кошенили был возобновлен только в 1971 году, но до разведения ее в промышленных масштабах дело так и не дошло.

Еда завтрашнего дня

Август 2006 года ознаменовался сразу двумя сенсациями. На Международном конгрессе микологов, проходившем в австралийском городе Каирнсе, доктор Марта Таниваки из Бразильского института пищевых технологий сообщила, что ей удалось раскрыть тайну кофе. Его неповторимый вкус обусловлен деятельностью грибков, попадающих в кофейные зерна во время их роста. При этом, каким будет грибок и насколько он разовьется, зависит от природных условий области, в которой выращен кофе. Именно поэтому разные сорта бодрящего напитка так сильно отличаются друг от друга. У этого открытия, по мнению ученых, большое будущее, ведь если научиться культивировать грибки, можно придать новый вкус не только кофе, а если пойти дальше, то и вину, и сыру.

А вот американская биотехнологическая компания Intralytix предложила использовать в качестве пищевых добавок вирусы. Это ноухау позволит справиться со вспышками такого опасного заболевания, как листериоз, который, несмотря на все усилия санитарных врачей, только в США ежегодно уносит жизни порядка 500 человек. Биологами был создан коктейль из 6 вирусов, губительных для бактерии Listeria monocytogenes, но абсолютно безопасных для человека. Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) уже дало добро на обработку им ветчины, хот-догов, сосисок, колбас и других мясных продуктов.

Насыщение же продуктов особыми питательными веществами, практикующееся в последние десятилетия в развитых странах, позволило практически полностью ликвидировать болезни, связанные с недостатком того или иного элемента. Так ушли в прошлое хейлоз, ангулярный стоматит, глоссит, себорейный дерматит, конъюнктивит и кератит, связанные с недостатком витамина В2, рибофлавина (краситель Е101, придающий продуктам красивый желтый цвет); цинга, обусловленная дефицитом витамина С, аскорбиновой кислоты (антиоксидант Е300); малокровие, причиной которого является недостаток витамина Е, токоферола (антиоксидант Е306). Логично предположить, что в будущем достаточно будет выпить специальный витаминноминеральный коктейль или принять соответствующую таблетку, и проблемы с питанием будут решены.

Впрочем, ученые и не думают останавливаться на достигнутом, некоторые даже предрекают, что к концу XXI века наш рацион будет сплошь состоять из пищевых добавок. Звучит фантастически и даже несколько жутковато, однако надо вспомнить, что подобные продукты уже существуют. Так, суперпопулярные в ХХ веке жевательная резинка и Coca Cola получили свой неповторимый вкус именно благодаря пищевым добавкам. Вот только общество подобный энтузиазм не разделяет. Армия противников пищевых добавок увеличивается не по дням, а по часам. Почему?

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Ольга Григорян, ведущий научный сотрудник Отделения профилактической и реабилитационной диетологии Клиники лечебного питания ГУ НИИ питания РАМН, кандидат медицинских наук.
— В принципе нет ничего странного в том, что любые химические наполнители, без которых немыслим современный пищепром, чреваты аллергическими реакциями, нарушениями работы желудочно-кишечного тракта. Однако доказать, что причиной болезни стала именно та или иная пищевая добавка, чрезвычайно сложно. Можно, конечно, исключить подозрительный продукт из диеты, потом его ввести и посмотреть, как это воспримет организм, но окончательный вердикт: какое именно вещество вызвало аллергическую реакцию, можно только после серии дорогостоящих тестов. Да и чем это поможет больному, ведь в следующий раз он может купить продукт, на котором это вещество просто не будет указано? Я могу только порекомендовать избегать красивых продуктов неестественного цвета со слишком назойливым вкусом. Производители прекрасно осведомлены о возможных рисках применения пищевых добавок и идут на них вполне сознательно. Аппетитный вид мясных изделий, который обусловлен применением нитрита натрия (консервант Е250), давно стал притчей во языцех. Избыток его негативно сказывается на обменных процессах, угнетающе действует на органы дыхания, имеет онконаправленное действие. С другой стороны, достаточно один раз посмотреть на домашнюю колбасу серого цвета, чтобы понять — в этом случае из двух зол выбрано меньшее. И, чтобы не создавать самому себе проблем и не превышать предельно допустимую концентрацию нитрита натрия, не ешьте каждый день колбасу, особенно копченую, и все будет в порядке.

Страсти разгораются

Проблема в том, что не все пищевые добавки, используемые в промышленности, хорошо изучены. Типичный пример — подсластители, искусственные заменители сахара: сорбит (Е420), аспартам (Е951), сахарин (Е954) и другие. Долгое время медики считали их абсолютно безопасными для здоровья и назначали как больным сахарным диабетом, так и просто желающим похудеть. Однако в последние два десятилетия выяснилось, что сахарин является канцерогеном. Во всяком случае, потреблявшие его лабораторные животные болели раком, правда, только в том случае, если съедали сахарин в объеме, сопоставимом с их собственным весом. Ни один человек на такое не способен, а значит, и рискует гораздо меньше. А вот большое количество сорбита (порядка 10 граммов и более) может вызвать желудочно-кишечную недостаточность и явиться причиной диареи. Кроме того, сорбит способен усугубить синдром раздраженной толстой кишки и нарушение всасывания фруктозы.

История пищевых добавок XXI века также ознаменовалось скандалом. В июле 2000 года представители американского Общества по защите прав потребителей, заручившись поддержкой прокурора штата Коннектикут Ричарда Блюменталя, обратились в Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) с требованием приостановить продажу продуктов питания, обогащенных теми или иными веществами. Речь, в частности, шла об апельсиновом соке с кальцием, печенье с антиоксидантами, маргарине, понижающем уровень «плохого» холестерина, пирогах с пищевыми волокнами, а также напитках, сухих завтраках и чипсах с добавками на основе растительного сырья. Аргументируя свое требование, Ричард Блюменталь заявил, основываясь на некоторых данных, что «отдельные добавки могут мешать действию лекарственных препаратов. Очевидно, что существуют и другие побочные эффекты, которые пока еще не обнаружены». Как в воду смотрел. Тремя месяцами позже группа французских исследователей, изучавших свойства пищевых волокон, заявила, что они не только не защищают от рака кишечника, но и могут его спровоцировать. В течение трех лет они наблюдали за 552 добровольцами с предраковыми изменениями в кишечнике. Половина испытуемых питалась, как обычно, второй половине в пищу ввели добавку на основе шелухи исфагулы. И что же? В первой группе заболело всего 20%, во второй — 29%. В августе 2002 года масла в огонь подлила министр здравоохранения Бельгии Магда Элвоэрт, обратившаяся к руководству Евросоюза с призывом запретить на территории ЕС жевательную резинку и таблетки с фтором, которые, конечно, защищают от кариеса, но, с другой стороны, провоцируют остеопороз.

В январе 2003 года в центре внимания общественности оказались пищевые красители, точнее, один из них — кантаксантин. Люди его в пищу не используют, а вот лососю, форели, а также курам в корм его добавляют с тем, чтобы их мясо приобрело красивый цвет. Специальная комиссия ЕС установила, что «существует неопровержимая связь между повышенным потреблением кантаксантина животными и проблемами со зрением у людей».

Однако настоящий фурор произвел доклад британского профессора Джима Стивенсона, обнародованный весной 2003 года. Объектом исследования ученых из Университета Саутгемптона (Великобритания) стали пятилетние близнецы Майкл и Кристофер Паркеры. В течение двух недель Майклу не разрешали употреблять в пищу конфеты Smarties и Sunny Delight, напитки красного цвета Irn Bru и Tizer, а также газированные напитки и другие продукты с химическими добавками. Мама близнецов Линн Паркер так охарактеризовала результаты эксперимента: «Уже на второй день я увидела перемены в поведении Майкла. Он стал намного послушнее, у него развилось чувство юмора, он охотно разговаривает. В доме снизился уровень стресса, в отношениях между мальчиками меньше агрессивности, они почти не дерутся и не ссорятся». О влиянии пищевых добавок на поведение подростков сообщили и ученые из Австралии. Они определили, что пропионат кальция (Е282), добавляемый в хлеб, как консервирующее вещество, может приводить к сильным колебаниям настроения, нарушениям сна и концентрации внимания у детей.

В апреле 2005 году международная группа исследователей под руководством Малкольма Гривса заявила, что пищевые добавки (красители, приправы и консерванты) являются причиной 0,6–0,8% случаев хронической крапивницы.

Черный список
Пищевые добавки, запрещенные к применению в пищевой промышленности РФ
Е121 — Цитрусовый красный 2
Е123 — Красный амарант
Е216 — Парагидроксибензойной кислоты пропиловый эфир
Е217 — Парагидроксибензойной кислоты пропилового эфира натриевая соль
Е240 — Формальдегид

Всего несколько лет назад запрещенные добавки, несущие в себе явную угрозу для жизни, использовались очень активно. Красители Е121 и Е123 содержались в сладкой газированной воде, леденцах, цветном мороженом, а консервант Е240 — в различных консервах (компоты, варенья, соки, грибы и т. д.), а также практически во всех широко рекламируемых импортных шоколадных батончиках. В 2005 году под запрет попали консерванты Е216 и Е217 , которые широко использовались в производстве конфет, шоколада с начинкой, мясных продуктов, паштетов, супов и бульонов. Как показали исследования, все эти добавки могут способствовать образованию злокачественных опухолей.

Пищевые добавки, запрещенные к применению в пищевой промышленности ЕC, но допустимые в РФ
Е425 — Конжак (Конжаковая мука):
(I) Конжаковая камедь,
(II) Конжаковый глюкоманнан
Е425 применяются для ускорения процесса соединения плохо смешиваемых веществ. Они включены во многие продукты, особенно типа Light, например шоколад, в котором растительный жир заменяется водой. Сделать это без подобных добавок просто нельзя.
Е425 не вызывает серьезных заболеваний, но в странах Евросоюза конжаковая мука не используется. Ее изъяли из производства после того, как было зафиксировано несколько случаев удушья маленьких детей, в дыхательные пути которых попадал плохо растворяемый слюной жевательный мармелад, высокая плотность которого достигалась посредством этой добавки.

Правда жизни

Надо принимать во внимание и то, что в силу своей психологии человек зачастую не может отказаться от того, что вредно, но вкусно. Показательна в этой связи история с усилителем вкуса глутаматом натрия (Е621). В 1907 году сотрудник Императорского университета Токио (Япония) Кикунае Икэда впервые получил белый кристаллический порошок, который усиливал вкусовые ощущения за счет увеличения чувствительности сосочков языка. В 1909-м он запатентовал свое изобретение, и глутамат натрия начал победное шествие по миру. В настоящее время жители Земли ежегодно потребляют его в количестве свыше 200 тысяч тонн, не задумываясь о последствиях. Между тем в специальной медицинской литературе появляется все больше данных о том, что глутамат натрия негативно влияет на головной мозг, ухудшает состояние больных бронхиальной астмой, приводит к разрушению сетчатки глаза и глаукоме. Именно на глутамат натрия некоторые исследователи возлагают вину за распространение «синдрома китайского ресторана». Вот уже несколько десятков лет в различных уголках мира фиксируют загадочное заболевание, природа которого до сих пор неясна. У абсолютно здоровых людей ни с того ни с сего повышается температура, краснеет лицо, появляются боли в груди. Единственное, что объединяет пострадавших, — все они незадолго до болезни посещали китайские рестораны, повара которых склонны злоупотреблять «вкусным» веществом. Между тем, по данным ВОЗ, прием более 3 граммов глутамата натрия в день «является очень опасным для здоровья».

И все-таки надо смотреть правде в глаза. На сегодняшний день без пищевых добавок (консервантов и т. д.) человечеству не обойтись, поскольку именно они, а не сельское хозяйство, способны обеспечить 10% ежегодного прироста продовольствия, без которого население Земли просто окажется на грани голодной смерти. Другой вопрос, что они должны быть максимально безопасными для здоровья. Санитарные врачи, конечно, об этом заботятся, но и всем остальным не стоит терять бдительность, внимательно читая то, что написано на упаковке.