Что такое пищевая химия. Химия в продуктах 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 с

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Пищевая химия - раздел опытной химии, занимающийся созданием качественных продовольственных изделий и методов анализа в химии пищевых производств.

Химия пищевых добавок контролирует ввод их в продовольственные изделия для улучшения технологии производства, а также строения и органолептических свойств продукта, увеличения его сроков хранения , повышения пищевой ценности. К числу таких добавок принадлежат:

стабилизаторы
вкусовые вещества и ароматизаторы
интенсификаторы вкуса и запаха
пряности

Создание искусственной пищи также является предметом пищевой химии. Это изделия, 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.

Напишите отзыв о статье "Пищевая химия"

Литература

Несмеянов А. Н. Пища будущего. М.: Педагогика, 1985. - 128 с.
Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.

Отрывок, характеризующий Пищевая химия

Пьер удивленно и наивно смотрел через очки то на него, то на княгиню и зашевелился, как будто он тоже хотел встать, но опять раздумывал.
– Что мне за дело, что тут мсье Пьер, – вдруг сказала маленькая княгиня, и хорошенькое лицо ее вдруг распустилось в слезливую гримасу. – Я тебе давно хотела сказать, Andre: за что ты ко мне так переменился? Что я тебе сделала? Ты едешь в армию, ты меня не жалеешь. За что?
– Lise! – только сказал князь Андрей; но в этом слове были и просьба, и угроза, и, главное, уверение в том, что она сама раскается в своих словах; но она торопливо продолжала:
– Ты обращаешься со мной, как с больною или с ребенком. Я всё вижу. Разве ты такой был полгода назад?
– Lise, я прошу вас перестать, – сказал князь Андрей еще выразительнее.
Пьер, всё более и более приходивший в волнение во время этого разговора, встал и подошел к княгине. Он, казалось, не мог переносить вида слез и сам готов был заплакать.
– Успокойтесь, княгиня. Вам это так кажется, потому что я вас уверяю, я сам испытал… отчего… потому что… Нет, извините, чужой тут лишний… Нет, успокойтесь… Прощайте…
Князь Андрей остановил его за руку.
– Нет, постой, Пьер. Княгиня так добра, что не захочет лишить меня удовольствия провести с тобою вечер.
– Нет, он только о себе думает, – проговорила княгиня, не удерживая сердитых слез.
– Lise, – сказал сухо князь Андрей, поднимая тон на ту степень, которая показывает, что терпение истощено.
Вдруг сердитое беличье выражение красивого личика княгини заменилось привлекательным и возбуждающим сострадание выражением страха; она исподлобья взглянула своими прекрасными глазками на мужа, и на лице ее показалось то робкое и признающееся выражение, какое бывает у собаки, быстро, но слабо помахивающей опущенным хвостом.
– Mon Dieu, mon Dieu! [Боже мой, Боже мой!] – проговорила княгиня и, подобрав одною рукой складку платья, подошла к мужу и поцеловала его в лоб.
– Bonsoir, Lise, [Доброй ночи, Лиза,] – сказал князь Андрей, вставая и учтиво, как у посторонней, целуя руку.

Друзья молчали. Ни тот, ни другой не начинал говорить. Пьер поглядывал на князя Андрея, князь Андрей потирал себе лоб своею маленькою рукой.
– Пойдем ужинать, – сказал он со вздохом, вставая и направляясь к двери.

Даже самые обычные продукты, кажущиеся нам на первый взгляд безвредными – могут нести в себе опасность. Сейчас очень мало продуктов питания не имеющих пищевых добавок. И мы никак не можем определить их: не визуально, не на ощупь. А проблем от них вы получите немало.

Многие вещества добавляют, чтобы сделать продукт более привлекательным для покупателя, замаскировать горечь или иной неприятный вкус (например, у медикаментов).
Пищевые продукты иногда подкрашивают, чтобы они выглядели аппетитнее. Покупая различные продукты в красивых упаковках, мы часто даже не задумываемся об их составе. Однако во многих случаях его знание помогло бы избежать отравления или заболевания, вызванных чрезмерным содержанием красителей, загустителей и т.п., содержащихся в том или ином продукте.
В продукты могут попадать загрязнения из тары, сырья, в них могут сохраняться нежелательные добавки, использованные при первичной обработке. Среди таких непреднамеренно попавших в продукты веществ могут быть ядовитые отходы промышленности, транспорта, домашнего хозяйства, микотоксины, бактериальные токсины, ядохимикаты, пластификаторы, лекарства и средства, используемые в ветеринарии, в том числе антибиотики и гормоны.

Поэтому информирование потребителя о составе продуктов питания является не только маркетинговой (социальной), но и экологической проблемой.

Основные и дополнительные вещества пищи В организме человека выявлено около 70 химических элементов, которые входят в состав клеток и межклеточных жидкостей. Элементный состав постоянно обновляется благодаря обмену веществ . Дефицит какого-либо элемента может иметь негативные последствия для организма.
Из тысяч веществ, поступающих в организм с пищей, основными являются белки, жиры, углеводы, – все они необходимы для роста и развития организма. Это пластический материал для формирования клеток и межклеточного вещества. Они входят в состав гормонов, ферментов, иммунных тел, принимают участие в обмене витаминов, минеральных веществ, переносе кислорода.

В более ранних статьях разбирались темы:

Индекс "Е" был введен в свое время для удобства : ведь за каждой пищевой добавкой стоит длинное и непонятное химическое наименование, которое не умещается на маленькой этикетке. А, например, код Е115 выглядит одинаково на всех языках, не занимает много места в перечислении состава продукта и к тому же наличие кода означает, что эта пищевая добавка официально разрешена в европейских странах.

Красители (Е1**)

Красители – зто вещества, которые добавляют для восстановления природного цвета , утраченного в процессе обработки или хранения продукта, или для повышения его интенсивности; так же для окрашивания бесцветных продуктов – безалкогольных напитков, мороженого, кондитерских изделий.
Сырьем для натуральных пищевых красителей являются ягоды, цветы, листья, корнеплоды . Некоторые красители получают синтетически, они не содержат ни вкусовых веществ, ни витаминов. Синтетические красители, по сравнению с натуральными, обладают технологическими преимуществами, дают более яркие цвета.
В России существует список продуктов, которые не подлежат окрашиванию . В него входят все виды минеральной воды, питьевое молоко, сливки, пахта, кисломолочные продукты, растительные и животные жиры, яйца и яичные продукты, мука, крахмал, сахар, продукты из томатов, соки и нектары, рыба и морепродукты, какао и шоколадные изделия, кофе, чай, цикорий, вина, зерновые водки, продукты детского питания, сыры, мед, масло из молока овец и коз.

Консерванты (E2**)

Консерванты увеличивают срок годности продукта . Чаще всего в качестве консервантов используются поваренная соль, этиловый спирт, уксусная, сернистая, сорбиновая, бензойная кислоты и некоторые их соли. Не разрешается вводить синтетические консерванты в продукты массового потребления – молоко, муку, хлеб, свежее мясо, так же в продукты детского и диетические питания и в продукты с обозначением "натуральные" и "свежие".

Антиокислители (E3**)

Антиокислители защищают от порчи жиры и жиросодержащие продукты , предохраняют от потемнения овощи и фрукты, замедляют ферментативное окисление вина, пива и безалкогольных напитков. Природные антиокислители – это аскорбиновая кислота и смеси токоферолов.

Загустители (E4**)

Загустители улучшают и сохраняют структуру продуктов , позволяют получить продукты с нужной консистенцией. Все, разрешенные для применения в пищевых продуктах, загустители, встречаются в природе. Пектины и желатин – природные компоненты пищевых продуктов , которые регулярно употребляются в пищу: овощей, фруктов, мясных продуктов. Эти загустители не всасываются и не перевариваются, в количестве 4–5 г на один прием для человека они проявляются как легкое слабительное.

Эмульгаторы (Е5**)

Эмульгаторы отвечают за консистенцию пищевого продукта , его вязкость и пластические свойства. Например, не дают хлебобулочным изделиям быстро черстветь.
Натуральные эмульгаторы – яичный белок и природный лецитин. Однако в последнее время в промышленности все больше используют синтетические эмульгаторы.

Усилители вкуса (E6**)

Свежее мясо, рыба, только что собранные овощи и другие свежие продукты имеют ярко выраженные вкус и аромат. Это объясняется высоким содержанием в них веществ, которые усиливают вкусовое восприятие путем стимулирования окончаний вкусовых рецепторов – нуклеотидов. В процессе хранения и промышленной переработки количество нуклеотидов уменьшается, поэтому они добавляются искусственным путем.
Мальтол и этилмальтол способствуют усилению восприятие ряда ароматов , особенно фруктового и сливочного. В майонезах с невысоким содержанием жира, они смягчают резкий вкус уксусной кислоты и остроту, кроме того, способствуют приданию ощущения жирности низкокалорийным йогуртам и мороженому.

Последствий неправильного питания для организма есть очень много - начиная от проблем с лишним весом и заканчивая целым букетом заболеваний , вызванных добавками и канцерогенными веществами, содержащимися в продуктах.

Поэтому старайтесь есть как можно больше полезных продуктов питания, которые помогут Вам всегда оставаться здоровыми.
Все вещества, которые «создают (усиливают) вкус», «создают (усиливают) запах», «создают (усиливают) цвет» не перевариваются организмом и циркулируют в нем , пока не выделятся через выделительные органы. До этого они успевают вызвать местные воспалительные процессы в тканях, с которыми контактируют. При недостаточном потреблении жидкости в день, кровь становится более густая и тяжелей проходит через мелкие капилляры. Самый большой орган человека – кожа. Она же содержит много капилляров разных размеров очень маленьких и чуть больше через которые сбрасывается густая кровь. В мелких капиллярах пищевые добавки застревают и вызывают изменения в коже . Наружно такое повреждение проявляется в виде сыпи, которая может имитировать аллергическую реакцию. Такие же повреждения происходят и в плотных органах.

Видео

Пищевые добавки

Пищевые добавки, что это?

Поблагодари за статью - поставь лайк. Простой клик, а автору очень приятно.

Питание

Самые вредные завтраки
Напитки для фитнеса
Диета для похудения
Овсяная диета
Все о гейнирах «энергетиках»
Все об аминокислотах
Все о протеине

Протеиновые батончики являются самой распространенной спортивной добавкой. Этот популярный продукт позволяет не только хорошо полакомиться сладостью, но и перекусить после активных занятий в тренажерном зале.

Подробнее...

Впервые этот продукт появился в стране восходящего солнца. У него было достаточно романтичное название «адзи-но-мото» - что в переводе «душа вкуса». Только теперь мы понимаем, что под этой романтикой кроется страшная правда усилителя вкуса.

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.

Все отрасли пищевой промышленности неразрывно связаны с развитием химии. Уровень развития биохимии в большинстве отраслей пищевой промышленности характеризует и уровень развития отрасли.

Как мы уже сказали, основные технологические процессы винодельческой, хлебопекарной, пивоваренной, табачной, пищекислотной, соковой, квасоваренной, спиртовой промышленности 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 селекцией - 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 возросшим требованиям технологии.

Примером могут служить выведенные работниками Киевского 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 сотни тысяч тонн пищевых жиров, в том числе значительная доля для производства моющих средств и олифы. Между тем в производстве моющих средств значительное количество пищевых жиров (при существующем уровне техники - до 30 процентов) можно заменить синтетическими жирными кислотами и спиртами. Это высвободило бы весьма значительное количество ценных жиров для продовольственных 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 заводы начали применять для наклейки этикеток взамен крахмала и декстрина синтетический материал - полиакриламид. 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 смолы МФ-17 (мочевина с формальдегидом) с добавлением КМЦ (карбоксиметилцеллюлозы), находит все более широкое применение.

Пищевая промышленность перерабатывает значительное количество пищевых жидкостей (виноматериалы, вина, пиво, пивное сусло, квасное сусло, плодово-ягодные соки), которые по природе своей обладают агрессивными свойствами по отношению к металлу. Эти жидкости иногда в процессе технологической обработки содержатся в неприспособленной или малоприспособленной таре (металлические, железобетонные и другие емкости), что ухудшает качество готового продукта.

Сегодня химия представила пищевой промышленности множество различных средств для покрытия внутренних поверхностей различных емкостей - резервуаров, баков, аппаратов, цистерн. Это эпросин, лак ХС-76, ХВЛ и другие, которые целиком предохраняют поверхность от любого воздействия и совершенно нейтральны и безвредны. Широкое применение в пищевой промышленности находят синтетические пленки, изделия из пластмасс, синтетические укупорочные материалы.

В кондитерской, консервной, пищеконцентратной, хлебопекарной промышленности для расфасовки различных изделий успешно используется целлофан. В полиэтиленовую пленку заворачивают хлебобулочные изделия, и они лучше и дольше сохраняют свежесть, медленнее черствеют.

Пластмассы, ацетилцеллюлозная пленка и полистирол находят с каждым днем все большее применение для изготовления тары под расфасовку кондитерских изделий, для расфасовки повидла, джема, варенья и для приготовления различных коробок и других видов упаковка 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 синтетических масс.

Химия активно служит и продовольственному машиностроению. Капрон применяется для изготовления быстроизнашивающихся деталей, карамелештампующих машин, втулок, прихватов, бесшумных шестерен, капроновых сеток, фильтровальной ткани; в винодельческой, ликеро-водочной и пиво-безалкогольной отраслях капрон идет для деталей к этикетировочным, бракеражным и разливочным автоматам.

С каждым днем все шире «внедряются» в пищевое машиностроение пластические массы - для изготовления различных транспортерных столов, бункеров, приемников, элеваторных ковшей, труб, кассет для расстойки хлеба и многих других деталей и узлов.

Неуклонно растет вклад большой химии в индустрию питания,

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

Несмеянов А. Н. Пища будущего. М.: Педагогика, 1985. - 128 с.
Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.
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
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…