Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Белковые вещества
1. Состав и строение белков. классификация белков
Белки(белковые вещества)-высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Аминокислоты – это гетерофункциональные соединения. В молекуле аминокислоты содержится несколько функциональных групп: аминогруппа – NH2, карбоксильная группа – СООН и радикалы (остатки) R, имеющие различное строение:H2N─R─COOH.
В построении белков участвуют α-аминокислоты. Из них восемь являются незаменимыми(валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан), они синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека, поэтому их получают с пищей. Белки отличаются друг от друга по химическому составу, по порядку чередования аминокислот в полипептидных цепях, по величине молекул и их пространственной структуре, по биологической активности и функциям, которые они выполняют. В настоящее время все белки делят на простые(протеины:Альбумины Глобулины Проламины Глютелины), состоящие только из остатков аминокислот и сложные белки (протеиды:Нуклеопротеиды Липопротеиды Фосфопротеиды) состоящие из белковой и небелковой частей. Белки обладают свободными карбоксильными и (или) аминогруппами, в результате чего они амфотерны. Поэтому белки растворимы также в кислотах и щелочах, образуют биполярные ионы.
В сильнокислой среде биполярный ион аминокислоты превращается в катион, способный двигаться к катоду в электрическом поле. В щелочной среде биполярный ион аминокислоты превращается в анион способный в электрическом поле двигаться к аноду. Для каждой аминокислоты характера определенная величина рН, при изоэлектрическая точка является основной электрохимической константой белков. Белки в этой точке электронейтральны, а их вязкость и растворимость наименьшая. Способность белков снижать растворимость при достижении электронейтральности их молекул широко используется для выделения их из растворов, пример, в технологии получении белковых продуктов.
2. функциональные свойства белков. Под функциональными свойствами понимают физико-химические характеристики белков, определяющие их поведение при переработке в пищевые продукты и обеспечивающие определенную структуру, технологические и потребительские свойства.К наиболее важным функциональным свойствам белков относятся растворимость, водо- и жиросвязывающая способность, способность стабилизировать дисперсные системы (эмульсии, пены, суспензии), образовывать гели, пленкообразующая способность, эластичность, вязкость.Белки с высокими функциональными свойствами хорошо растворяются в воде, образуют прочные гели, стабильные эмульсии и пены; белки с низкими функциональными свойствами не набухают в воде, не способны образовывать вязкие, эластичные массы, гели, не стабилизируют пены и эмульсии.
3 белки в технологическом процессе. Важным свойством белков является их способность к денатурации. Денатурация белков – сложный процесс, при котором под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия химических агентов и ряда других факторов) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структуры белковой макромолекулы, т.е. ее нативной пространственной структуры. Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются. При денатурации изменяются физические свойства белка, снижается растворимость, способность к гидратации, теряется его биологическая активность. Степень денатурации белка зависит от интенсивности воздействия на него различных факторов: чем интенсивнее воздействие, тем глубже денатурация. При слабом воздействии происходит развертывание третичной структуры, при более сильном – нарушается вторичная структура белка и макромолекула остается в форме своей первичной структуры (полипептидной цепи). В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатурация белков. При денатурации белки становятся нерастворимыми и в большей или меньшей мере утрачивают способность к набуханию. Степень тепловой денатурации белков зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности. Денатурация при кулинарной обработке пищевых продуктов, кроме нагревания, может быть вызвана и другими причинами(взбивание яичного белка, сливок превращает их в пену, состоящую из пузырьков воздуха, окруженных тонкими белковыми пленками, образование которых также сопровождается развертыванием пептидных цепей за счет разрыва связей при механическом воздействии)-поверхностной денатурацией. Кислотная денатурация- скисание молока, при котором образующаяся кислота разрушает ионные и водородные связи, в результате чего разрыхляется структура и изменяется форма молекул белка. Денатурация может проходить также под влиянием солей тяжелых металлов и при обработке продуктов ионизирующими лучами. С повышением концентрации белка в растворе денатурация его уменьшается. Денатурация белков может вызываться и механическим воздействием (давленем, растиранием, встряхиванием, ультразвуком).
Гидратация. Белки связывают воду, т.е. проявляют гидрофильные свойства. При этом они набухают, увеличивается их масса и объем. Набухание белка сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных бедков зависит от их строения. Имеющиеся в составе и расположенные на поверхности белковой макромолекулы гидрофильные – CO- NH – (пептидная связь), аминные – NH2 и карбоксильные – СООН группы притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхности молекулы. Процесс растворения можно разделить на четыре стадии в первой стадии до начала растворения система состоит из чистых компонентов: низкомолекулярной жидкости и полимера. Вторая стадия процесса – набухание, которое заключается в том что молекулы низкомолекулярной жидкости проникают в погруженный в нее полимер. Третья стадия - по мере набухания объем полимера и расстояние между макромолекулами увеличивается настолько, что макромолекулы начинают отрываться друг от друга и переходить в слой низкомолекулярной жидкости. В четвертой стадии растворения молекулы полимера равномерно распределены по всему объему системы, образуя истинный гомогенный раствор.
Набухание белков и крахмала в водной среде сопровождается поглощением воды. Различают две формы существования воды в набухших полимерах: связанную или гидратационную и свободную или капиллярную. Связанная вода имеет ограниченную подвижность, что объясняет полутвердый характер пищевых студней. Свободная и связанная вода имеет большое значение при выпечке хлеба и технологической обработке мясных изделий.
Скорость набухания зависит от:1) температуры(увел.темпер.-увел. набухания);2 измельченности полимера( степень измельчения больше,то и скорость наб.больше);3) от рН среды(набухание белка происходит при рН<7, т.е. в кислой среде. Эту зависимость к набуханию от величины рН используют в процессе приготовления некоторых пищевых продуктов, например добавляют кислоту в слоеное тесто).
Гидрофильные свойства белков, т.е. их способность набухать, образовывать студни, стабилизировать суспензии, эмульсии и пены имеют большое значение в биологии и пищевой промышленности. Различная гидрофильность клейковинных белков – один из признаков, характеризующих качество зерна пшеницы и получаемой из него муки ( так называемые сильные и слабые пшеницы). Гидрофильность белков зерна и муки играет большую роль при хранении и переработке зерна, в хлебопечении.
Пенообразование- способность белков образовывать высококонцентрированные системы жидкость-газ. Такие системы называют пенами. Устойчивость пены, в которой белок является пенообразователем, зависит не только от его природы, но и от концентрации, а также от температуры. Белки в качестве пенообразователей широко используются в кондитерской промышленности (пастила, суфле, зефир).
Пищевая ценность белков
Белок важный компонент пищи человека. Основные источники пищевого белка: мясо, молоко, рыба, продукты, переработки зерна, хлеб, овощи. В организме здорового взрослого человека должен быть баланс между количеством поступающих белков и выделяющимися продуктами распада. Биологическая ценность белков пищевых продуктов зависит от количества и соотношения в них аминокислот, в частности незаменимы. В белке пищи должен быть сбалансирован не только состав незаменимых аминокислот, но и должно быть определенное соотношение незаменимых и заменимых аминокислот, в противном случае часть незаменимых будет расходоваться не по назначению.
Животные белки являются полноценными, тогда как растительные – из-за относительно низкого содержания в них лизина, триптофана, треонина и других по сравнению с мясом, молоком и яйцами – неполноценны. Животные белки имеют более высокую усвояемость, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается более 90 % аминокислот, из растительных – только 60-80 %.
При недостатке в пище углеводов и жиров требования к белку (как носителю пищевой ценности) особенно возрастают, так как наряду с биологической ролью он начинает выполнять и энергетическую роль. С другой стороны, при избыточном содержании белков ( на фоне необходимого количества основных энергетических компонентов) возникает опасность синтеза липидов и ожирения организма.
Белки в продуктах питания. Белки поступают в организм человека и животных с различными пищевыми продуктами, в которых содержание белка колеблется в широких пределах. Основную часть азотистых веществ в этой группе продуктов представляют свободные аминокислоты и полипептиды. Азотистые вещества овощей и фруктов имеют существенное значение для формирования потребительских свойств этих продуктов. свободные аминокислоты участвуют в реакциях, связанных с образованием аромата, нитраты, наоборот, в избыточных количествах ухудшают стойкость к хранению.
Животный и растительный белок существенно различаются по своему аминокислотному составу. Обычно в растительных белках не хватает лизина. Белки животных продуктов по сравнению с белками зерна содержат гораздо больше незаменимых аминокислот.
Белок животных продуктов представляет собой смесь фракций, которые стуктурно расположены в разных местах живой ткани, выполняют разнообразные функции и имеют неодинаковый химический состав.Казеин – главный белковый компонент молока. Способы выделения казеина основаны на осаждении этого белка в кислой среде (изоэлектрическая точка казеина при рН4:-4,7). Казеин не является однородным белком и может быть разделен на ряд фракций, названных αβγ-казеинами. В состав казеина из коровьего молока входят 75% - α-казеина, 22% β-казеина 3% γ-казеина.
Казеин в молоке находится в виде сложного комплекса с солями кальция и фосфорной кислоты.
При нагревании молока уже при 60С альбумины начинают денатурироваться, свертываться и оседать на дно посуды. Поэтому молоко так легко и пригорает при кипячении. Пленка образующаяся при кипячении молока, состоит из денатурированного казеина, жиров, соединений фосфора, кальция и др..
Методы определения белков могут быть разделены на качественные и количественные.
Присутствие белков в пищевых объектах устанавливается с помощью качественных реакций, таких как цветные реакции на белки и реакции осаждения. К первой группе относится:
Образующееся соединение I имеет в щелочной среде красную окраску, меняющуюся на желто-красную при подкислении
Вторая группа реакций связана со способностью белков осаждаться под действием солей, органических растворителей, температуры, концентрированных кислот и щелочей и других денатурирующих факторов. В изоэлектрической точке белки легко осаждаются, поскольку имеют наименьшую растворимость.
Среди количественных методов определения содержания белка, в первую очередь, следует отметить метод Кьельдаля – определения белка по содержанию азота, который является унифицированным методом и включен в ГОСТы на продовольственное сырья и многие пищевые продукты.
Для количественного определения белков применяют также биуретовый метод, в основе которого лежит цветная биуретовая реакция; нефелометрический метод, основанный на измерении интенсивности опалесценции белков в присутствии некоторых химических реагентов; спектрофотометрический метод, основанный на способности ароматических аминокислот поглощать ультрафиолетовый свет с максимумом при 280 нм. Широкое распространение получил метод Лоури, в основе которого лежит комбинация буиуретового метода и метода Фолина, благодаря тому, что он чувствительнее биуретовой реакции, мало зависит от состава белка, а также прост и удобен для серийных анализов
2 Углеводы – являются одной из важных распространенных групп природных органических соединений, (80 % массы сухого вещества растений и около 2% сухого вещества животных организмов), и основными компонентами пищи человека и животных. В растениях углеводы накапливаются как основные питательные вещества (например, крахмал) или играют роль опорного материала (клетчатка). В растениях углеводы образуются из диоксида углерода и в воды в процессе сложной реакции фотосинтеза. Животные организмы не способны синтезировать углеводы и получают их с различными пищевыми продуктами. Все углеводы делят на две группы: простые и сложные. Простыми углеводами (моносахариды, монозы) называют углеводы, которые не способны гидролизоваться с образованием более простых соединений. Обычно их состав отвечает формуле CnH2nOn, т.е. число атомов углерода равно числу атомов кислорода.Сложные углеводы (полисахариды, полиозы) – углеводы, способные гидролизоваться на более простые. У них число атомов углерода не равно числу атомов кислорода. Сложные углеводы разнообразны по составу, молекулярной массе, а следовательно, и по свойствам. Их делят на две группы: низкомолекулярные (сахароподобные или олигосахариды или полисахариды 1 порядка) и высокомолекулярные (несахароподобные полисахариды или полисахариды 2 порядка). Моносахариды – твердые кристаллические вещества, гигроскопичны, хорошо растворяются в воде, образуя сиропы, трудно растворимы в спирте. Большинство из них имеют сладкий вкус.Молекулы простых углеводов – моноз построены из неразветвленных углерод-углеродных цепей, содержащих различное число атомов углерода. В состав растений входят главным образом монозы с 5 и 6 углеродными атомами – пентозы и гексозы. У атомов углерода расположены гидроксильные группы, а один из них окислен до альдегидной (альдозы) или кетонной (кетозы) группы.Среди моносахаридов широко известны глюкоза, фруктоза, галактоза, 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 составной частью сахарозы и лактозы.Фруктоза (плодовый сахар ) содержится в чистом виде в пчелином меде (до 37%), винограде 7,7%, яблоках 5,5%; входит в состав сахарозы, образует высокомолекулярный полисахарид инсулин. Сбраживается дрожжами. Получают из сахарозы, инсулина, трансформацией других моноз методами биотехнологии. Галактоза – составная часть молочного сахара (лактозы), которая содержится в молоке, растительных тканях, семенах.Ксилоза (древесный сахар) содержится в хлопковой шелухе, кукурузных кочерыжках. Входит в состав пентозанов. Получаемую при гидролизе ксилозу используют в качестве подслащивающего вещества для больных диабетом. Дисахариды - сложные сахара, каждая молекула которых при гидролизе распадается на две молекулы моносахаридов. По строению дисахариды являются гликозидами, в которых две молекулы моносахаридов соединены гликозидной связью. Среди дисахаридов широко известны мальтоза, сахароза и лактоза. Молекула мальтозы состоят из двух остатков глюкозы. В ее образовании участвуют полуацетальный гидроксил одной из молекул глюкозы и спиртовый (расположенный у четвертого углеродного атома) другой, следовательно, она является восстанавливающим дисахаридом:Молекула сахарозы состоит из остатков глюкозы и фруктозы. Сахароза, в отличие от дисахаридов, не имеет свободного гидроксила и не обладает восстанавливающими свойствами. Сахароза кристаллизуется без воды в виде больших моноциклических кристаллов. Гидролиз сахарозы получил название инверсии, а смесь образующихся разных количеств глюкозы и фруктозы – инвертным сахаром. Сахароза сбраживается дрожжами (после гидролиза), а при нагревании выше температуры плавления (160-186С) карамелизуется, т.е. превращается в смесь сложных продуктов карамелана, карамелена и других, теряя при этом воду. Эти продукты под названием «колер» используют при производстве напитков и в коньячном производстве для окраски готовых продуктов. Лактоза состоит из остатков галактозы и глюкозы и обладает восстанавливающими свойствами. Лактозу получают из молочной сыворотки, отхода при производстве масла и сыра. В коровьем молоке содержится 4-6% лактозы. Лактоза не гигроскопична, не участвует в спиртовом брожении, но под влиянием молочнокислых дрожжей гидролизуется с последующим сбраживанием образовавшихся продуктов в молочную кислоту (молочнокислое брожение). Полисахариды построены из большого числа (до 6-10 тыс.) остатков моноз. Они делятся на гомополисахариды, построенные из молекул моносахаридов только одного вида (крахмал, гликоген, клетчатка), и гетерополисахариды, состоящие из остатков различных моносахаридов.
Крахмал - смесь полимеров двух типов, построенных из остатков глюкопиранозы: амилозы и амилопектина. Их содержание в крахмале зависит от культуры и колеблется от 18 до 25 % амилазы и 75-82% амилопектина.Крахмал не растворим в воде, а при внесении в кипящую воду зерна его набухают, и образуется коллоидный раствор - клейстер. При нагревании с кислотами, а также под влиянием ферментов крахмал гидролизуется. Конечный продукт – D-глюкоза:Гликоген – полисахарид, широко распространенный в тканях животных, близкий по своему строению к амилопектину. Гликоген (животный крахмал) состоит из остатков глюкозы. Важный энергетический запасной материал животных присутствует в некоторых растениях, например в зернах кукурузы. Гликоген хорошо растворяется в горячей воде, но его растворы при охлаждении не образуют клейстер. Гидролизуется с образованием в качестве конечного продукта глюкозы. В молекуле целлюлозы остатки глюкозы соединены гликозидными связями, что
определяет линейную структуру полимера. Целлюлоза не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта млекопитающих, а при действии фермента целлюлазы, выделяемого из кишечной флоры травоядных, распадается на целлодекстрины и целлобиозу. Инулин – высокомолекулярный углевод, растворимый в воде, осаждающийся из водных растворов при добавлении спирта. При гидролизе с помощью кислот образует фруктофуранозу и небольшое количество глюкопиранозы. Содержится в большом количестве в корнях одуванчика, земляной груши, листьях и стеблях каучуконосного растения гваюлы. В этих растениях инулин заменяет крахмал. В растениях, плесневых грибах и дрожжах содержится особый фермент – инулаза, который гилродизует инулин с образованием фруктозы. Камеди – группа коллоидных полисахаридов, к которым принадлежат растворимые в воде углеводы, образующие вязкие и клейкие растворы. они находят широкое применение в производстве, поскольку они обладают такими ценными свойствами, как повышенная вязкость, клейкость, набухаемость и т.д. Камеди применяются в качестве связующих веществ и загустителей, служат эмульгаторами, основой для косметических и фармацевтических кремов и паст, стабилизаторами в пищевой промышленности.Пектиновые вещества, содержащихся в растительных соках и плодах, представляют собой гетерополисахариды, построенные из остатков галактуроновой кислоты, соединенных α(1,4)- гликозидными связями. Карбоксильные группы галактуроновой кислоты в той или иной степени этеририфицированы метиловым спиртом. В зависимости от этого существует следующая классификация пектиновых веществ: Протопектин нерастворимое в воде соединение сложного химического состава. Пектиновые кислоты – это полигалактуроновые кислоты, в малой степени этерифицированы остатками метанола; Ванилин представляет собой монометиловый эфир 3,4-дигидроксибензойного альдегида и имеет строение: Ванилин - ценное душистое вещество, применяемое в пищевой и парфюмерной промышленности. В картофеле, баклажанах содержатся гликозиды салонины, которые могут придавать картофелю горький, неприятный вкус, особенно, если плохо удаляются наружные его слои. Изменения углеводов при производстве пищевых продуктов. Основные изменения углеводов при ТО – гидролиз (кислотный, ферментативный), карамелизация, меланоидинообразование. Гидролиз. Дисахариды при нагревании в водных растворах под действием кислот или ферментов распадаются на составляющие моносахариды. Сахароза под действием кислоты присоединяя молекулу воды расщепляется на глюкозу и фруктозу. В данной реакции кислота действует как катализатор, полученная смесь глюкозы и фруктозы вращает плоскость поляризации не вправа (как сахароза), а влево. Такое преобразование правовращающей сахарозы влево вращающую смесь называется инверсия. Смесь глюкозы и фруктозы называется инвертным сахаром, который имее сладкий вкус, чем сахароза.Степень инверсии зависит от продолжительности тепловой обработки, от вида и концентрации кислоты. Наибольшей инверсионной способностью обладает щавелевая, яблочная, молочная и другие кислоты. Ферментативный гидролиз протекает под влиянием ферментов. Ферментативному гидролизу могут подвергаться как дисахара, которые распадаются на моносахара, а моносахара – этиловый спирт и другие соединения. Карамелизация – изменение химического состава углеводов при нагревании их выше 1000С. Состав образующих новых веществ зависит от свойств сахаров, их концентрации, степени и продолжительности теплового воздействия, рН-среды. Глюкоза претерпевает следующие изменения: при нагревании отщепляется одна или две молекулы воды. Образовавшиеся продукты соединяются друг с другом или с другой молекулой глюкозы, образуя продукты реверсии – соединения с большим числом глюкозных единиц в молекуле, чем у исходного сахара. При температурном воздействии выделяется третья молекула воды и образуется оксиметилфурфурол. При дальнейшем нагревании он распадается с разрушением углеводного скелета с образованием окрашенных ароматических веществ, муравьиной и левулиновой кислоты. Деление на карамелан, карамелен, карамеллин условное, т.к. в процессе производства кулинарных и кондитерских изделий, содержащих сахара, все перечисленные изменения могут протекать одновременно, а конечный продукт может представлять смесь данных веществ.При изготовлении кондитерских изделий основными продуктами карамелизации являются ангидриды и продукты реверсии, начальной стадии превращения оксиметилфурфурола. Под меланоидинообразованием понимают взаимодействие восстанавливающих сахаров с аминокислотами, пептидами и белками, приводящих к образованию темноокрашенных соединений – меланоидинов (реакция Майяра). Характерным признаком данной реакции является потемнение продуктов в результате образования трудно или нерастворимых в воде темноокрашенных соединений и появление ароматобразующих.Избыток углеводов способствует ожирению, нарушению нервной системы, особенно у детей. Норма углеводов должна быть уменьшена при сахарном диабете, аллергиях, воспалительных процессах, а также для людей, не занимающихся физическим трудом, и пожилого возраста. Методы определения углеводов в пищевых продуктах. Качественный и количественный анализ углеводов проводят химическими (титриметрические, гравиметрические), электрохимическими, спектральными, хроматографическими методами. В основе таких методов лежат такие свойства некоторых сахаров, как способность вращать плоскость поляризованного света и восстанавливать щелочные растворы меди (восстанавливающие и другие свойства).
3. Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которые содержаться в растениях, животных и микроорганизмов. Их общими признаками являются нерастворимость в воде (гидрофобность) и хорошая растворимость в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире).
Ацилглицерины (глицерилы) – это сложные эфиры глицерина и высомолекулярных кислот. Они составляют основную массу липидов (иногда до 95%) и именно их называют маслами и жирами. Хорошо растворимы в органических растворителях и не растворимы в воде.
В состав жиров входят в основном триацилглицерины (триглицериды), но присутствуют ди- и моноацилглицерины.
Восками называют сложные эфиры высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот (С180 - С300) и одноосновных высокомолекулярных (с 18-30 атомами углерода) спиртов, входящих в состав липидов:
Гликолипидами называется большая группа по строению нейтральных липидов, в состав которых входят остатки моноз. Они выполняют структурные функции, участвуют в построении мембран, им принадлежитважная роль в формировании клейковинных белков пшеницы, определяющее хлебопекарное достоинство муки. Чаще всего в построении молекул гликолипидов участвуют D-галактоза, D -глюкоза, D -манноза.
Важными представителями сложных липидов являются фосфолипиды. Молекула их построена из остатков спиртов, высокомолекулярных жирных кислот, фосфорной кислоты, азотистых оснований и других соединений.
Физиологические функции липидов. По своим функциям, которые выполняют липиды в организме, их делят на две группы запасные и структурные.
Запасные липиды, в основном ацилглицерины, обладают высокой калорийностью, являются энергетическим резервом организма и используются им при недостатке питания и заболеваниях. Следовательно, запасные липиды являются защитными веществами, помогающими организму переносить неблагоприятное воздействие внешней среды. Структурные липиды (в первую очередь фосфолипиды) образуют сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами, из которых построены мембраны клеток и клеточных структур, они участвуют в разнообразных и сложных процессах, протекающих в клетках. По массе структурные липиды составляют значительно меньшую группу липидов. Это трудно извлекаемые «связанные» и «прочно связанные» липиды.
Изменения липидов при тепловой обработке. Для глицеридов, составляющих основную массу масел и жиров, характерны следующие превращения: гидролиз, обмен остатков жирных кислот, входящих в их молекулы, окисление, гидрирование ненасыщенных ацилглицеронов.
Гидролиз ацилглицеринов. Под влиянием фермента липазы, кислот, щелочей триацилглицерины гидролизуются с образованием ди-, затем моноглицеридов и в конечном итоге – жирных кислот и глицерина:
Переэтерификация. Ацилглицерины в присутствии катализаторов способны к обмену остатков жирных кислот. Этот процесс получил переэтерификации. В результате переэтерификации меняется ацилглицериновый состав жира, следовательно, меняются и их физико-химические свойства. Обмен кислотных остатков может происходить между молекулами ацилглицеринов (межмолекулярная переэтерификация) и в пределах одной молекулы (внутримолекулярная переэтерификация):
Гидрирование ацилглицеринов. Остатки ненасыщенных жирных кислот в молекулах ацилглицеринов присоединяют водород. Этот процесс получил название гидрогенизации масел и жиров.
Окисление ацилглицеринов. Жиры и масла, содержащие радикалы ненасыщенных жирных кислот, окисляются кислородом воздуха. Начальными продуктами окисления являются разнообразные по строению пероксиды и гидропероксиды. Они получили название первичных продуктов окисления. В результате их сложных превращений образуются вторичные продукты окисления: жиры, альдегиды, кетоны. Именно вторичные продукты окисления, особенно карбонилсодержащие существа, вызывают появление неприятного привкуса, а входящие в их состав летучие соединения обуславливают в то же время и ухудшение запаха.
Образующиеся продукты могут менять физическое свойство жира, способствовать распаду
витаминов, оказывать токсическое воздействие на организм человека и вызывать нежелательные процессы в пищеварительном тракте. Этот процесс получил название автоокислении жиров. В основе этого вида окисления лежат цепные радикальные процессы, в которых участвуют кислород воздуха и ненасыщенные жирные кислоты или их остатки, содержащиеся в молекулах ацилглицеринов.
Прогоркание жиров и жиросодержащих продуктов результат сложных и химических и биохимических процессов, протекающих в липидном комплексе. Различаются окислительное и гидролитическое прогоркание. Каждый из них может быть разделен на автокаталитическое и ферментативное прогоркание.
Физико-химические показатели жиров. В практике в пищевой промышленности состав и качество жиров и масел характеризуют с помощью разнообразных аналитических чисел. Наибольшее значение имеют числа кислотное, перекисное, эфирное, йодное, омыление.
Кислотным числом называется показатель, характеризующий количество свободных жирных кислот, содержащихся в жире. Выражается в миллиграммах едкого калия, затраченного на нейтрализацию свободных жирных кислот, содержащихся в 1г жира.
При несоблюдении условий и сроков хранения жиров кислотное число увеличивается, что обусловлено в основном гидролизом триацилглицеринов. Свободные жирные кислоты окисляются быстрее, чем связанные. Таким образом, кислотное число может повышаться в результате окислительного и биохимического прогоркания ненасыщенных жирных кислот.
Учитывая, что хранение пищевых продуктов, содержащих жиры и масла, сопровождается всегда гидролизом последних, по величине кислотного числа можно судить об их качестве. Чем меньше кислотное число, тем свежее масло.
Число омыления равно количеству миллиграмма едкого калия, необходимого для омыления глицеридов и нейтрализации свободных жирных кислот в 1г жира или масла. По числу омыления можно судить о средней молекулярной массе входящих в состав липидов жирных кислот и определить при мыловарении количество щелочи, необходимое для омыления жира.
Число омыления совместно с кислотным числом является показателем степени окислительной порчи жира, сопровождающейся накоплением низкомолекулярных кислот.
Йодное число, или так называемый коэффициент непредельности, характеризует степень ненасыщенности жира и выражается количеством йода в граммах, которое требуется для полного насыщения жирных кислот, содержащихся в 100 г жира. По величине этого показателя судят о преобладании в жирах насыщенных или ненасыщенных жирных кислот. Чем выше в жире содержание ненасыщенных жирных кислот, тем выше йодное число. Тугоплавские жиры имеют низкое йодное число, легкоплавкие – высокое.
Эфирное число характеризует общее количество сложноэфирных связей в жире и определяется как разность между числом омыления и кислотным числом. Эфирное число выражается количеством миллиграмм гидроксида калия, необходимым для нейтрализации связанных жирных кислот в 1 грамме жира.
Для жиров, не содержащих свободных жирных кислот, значения числа омыления и эфирного числа совпадают. При хранении жиров, сопровождающемся процессами гидролиза и окисления, эфирное число снижается.
Перекисное число служит количественным показателем присутствия первичных продуктов окисления жиров – пероксидов, т.е. окислительных изменений, происходящих в жирах, и выражается количеством грамм йода (в граммах), выделенного перекисями из 100 г жира.
По величине перекисного числа можно судить о свежести жира задолго до появления неприятного вкуса и запаха. Концентрацию пероксидных соединений в жирах следует контролировать, так как они токсичны, способны разрушать жирорастворимые витамины и полиненасыщенные жирные кислоты
5. Экология пищи. МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И САНИТАРНЫЕ НОРМЫ
Настоящие Медико-биологические требования имеют целью способствовать улучшению качества пищевых продуктов, совершенствованию нормативно-технической документации на них, улучшению структуры питания и укреплению здоровья населения.
Медико-биологические требования включают в себя: критерии пищевой ценности и критерии безопасности по отдельным группам пищевых продуктов.
Они предназначены для использования при:
- разработке новой нормативно-технической документации на продовольственное сырье и пищевые продукты;
- пересмотре или переутверждении действующей нормативно-технической документации на продовольственное сырье и пищевые продукты;
- планировании производства и потребления пищевых продуктов;
- закупках по импорту;
- осуществлении государственного санитарного надзора за соответствием пищевых продуктов и пищевого сырья санитарным нормам;
- разработке рекомендаций по рациональному питанию населения;
- осуществлении ведомственного контроля качества продовольственного сырья и пищевых продуктов.
В соответствии с задачами документа он состоит из пяти частей: 1 - общей части, 2 - описания органолептических свойств продуктов, 3 - критериев пищевой ценности, 4 - критериев безопасности, 5 - гигиенических требований к продуктам для специализированного питания здоровых и больных детей раннего возраста. Выделение этих продуктов в особую группу вызвано наличием специфичности требований к их пищевой ценности и безопасности.
Кроме того, в данном документе приводятся определения используемых терминов, а также общие положения о порядке его внедрения.
Добавление в пищу ингредиентов, опасных для здоровья человека, или заменяющих те компоненты, которые должны входить в состав продукта в соответствии с его описанием (например, разбавление молока водой, смешивание цикория с кофе и продажа этой смеси под видом чистого кофе).
4. Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, катализаторы, биорегуляторы процессов, протекающих в живом организме. Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, т.к. они в организме не синтезируются в достаточном количестве, они должны поступать с пищей в качестве ее необходимого компонента. Отсутствие или недостаток витаминов в организме вызывает гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия витаминов). При гиповитаминозах наблюдается утомляемость, потеря аппетита, раздражительность, нестойкость к заболеваниям, кровоточивость десен. При авитаминозах проявляются болезни, вызванные значительным дефицитом витаминов.
Водорастворимые витамины.Витамин С (аскорбиновая кислота) необходим для нормальной жизнедеятельности человека; участвует в окислительно-восстановительных процессах, положительно действует на нервную центральную систему, способствует лучшему усвоению железа, нормальному кроветворению. Витамин В1 (тиамин) относится к веществам, содержащим серу. Представляет собой бесцветные кристаллы с запасом дрожжей, хорошо растворяется в воде. Во внешней среде устойчив. Тиамин термостабилен и выдерживает нагревание в кислой среде до 1400 С; при нейтральной и щелочной реакциях устойчивость его к высокой температуре значительно снижается.Витамин В2 (рибофлавин) представляет собой порошок оранжево-желтого цвета, хорошо растворим в воде, устойчив в кислых средах, но легко разрушается в нейтральных и щелочных растворах. Витамин В3 (пантотеновая кислота) участвует в обмене веществ в организме. Отсутствие витамина в организме вызывает вялость, онемения пальцев ног. Устойчива к действию световых лучей, кислороду воздуха, стабильна в нейтральной среде, но быстро разрушается в кислых и щелочных растворах.Витамин В6 (пиридоксин). В пищевых продуктах витамин встречается в 3-х видах: пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин. Устойчив к повышенным температурам, щелочам, кислотам, разрушается на свету.Участвует в обмене веществ, особенно белков, и в построении ферментов, осуществляющих обмен аминокислот, а также обмен жиров Необходим для нормальной деятельности нервной системы.Витамин В9 (фолиевая кислота) стимулирует и регулирует кроветворение, обеспечивает нормальное образование форменных элементов крови – эритроцитов, тромбоцитов, а также способствует увеличению числа лейкоцитов. В значительных количествах она вырабатывается микрофлорой кишечника. Разрушается при термообработке и действия света.Витамин В12 (цианкобаламин) представляет собой кристаллическое вещество рубинного цвета без вкуса и запаха. Устойчив к нагреванию и без потери активности переносит стерилизацию и последующее хранение при комнатной температуре без доступа света. Разрушается при длительном действии световых лучей.Витамин РР (ниацин). Под этим названием понимают 2 вещества, обладающих витаминной активностью: никотиновая кислота и никотинамид. Ниацин является коферментом большой группы ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, которые протекают в клетках. При недостатке в организме витамина РР наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бессонница, сердцебиение, пониженная сопротивляемость к инфекционным заболеваниям.Витамин Н (биотин) оказывает регулирующее влияние на нервную систему, участвует в жировом обмене и играет способствующую роль в ожирении печени. При недостатке возникают пигментация, нервные расстройства. Хорошо растворяется в воде, устойчив к нагреванию, к кислороду воздуха, действию кислот и щелочей.
Жирорастворимые витамины. Витамин А (ретинол) – это кристаллическое вещество лимонно-желтого цвета, хорошо растворимы в жирах, легко окисляются под влиянием кислорода воздуха, а также при наличии в жирах продуктов окисления жирных кислот. Разрушается при освещении УФ-лучами. Устойчив к щелочи и нагреванию, но неустойчив к действию кислот.Витамин D (кальциферолы) регулирует содержание кальция и неорганического фосфора в крови. Участвует в минерализации костей зубов. Дефицит приводит к развитию рахита у детей и разрежению костей у взрослых (остеопороз). Потребность в этом витамине у человека удовлетворяется за счет его образования в коже под влиянием УФ-лучей из провитаминов. Витамин не разрушается при кулинарной обработке, очень устойчив к свету, действию кислорода, ионов металлов.Витамин Е (токоферолы) объединяет группу из семи витаминов, называемых токоферолами. По своему биологическому действию их подразделяют на токоферолы общевитаминного действия (α-токоферол) и антиокислительного действия (β-, γ-токоферол). Они представляют собой бесцветные маслянистые жидкости, хорошо растворимые в жирах, весьма устойчивы к нагреванию, но быстро разрушаются под действием УФ-излучения. Устойчивы к минеральным кислотам и неустойчивы к окислителям.Витамин К (филлохиноны) необходим для образования протромбина и для превращения последнего в тромбин. Играет значительную роль в энергетическом обеспечении организма. Синтезируется он кишечной микрофлорой, в связи с чем исключается опасность возникновения у человека первичного К-авитаминоза. Вторичный К-авитаминоз возможен только при нарушении синтеза витамина К кишечной микрофлорой и при некоторых заболеваниях. Устойчив к повышенным температурам, разрушается на свету, в щелочной среде.
Методы определения витаминов. Для количественного определения витаминов в пищевых продуктах используются химические, физико-химические, биохимические и микробиологические методы.
Современная аналитическая техника (высокоэффективная жидкостная хроматография, тонкослойная хроматография и др.) позволяет определять содержание витаминов в пищевых продуктах с высокой степенью надежности (точности).
Вода - важная составляющая пищевых продуктов. Она присутствует в разнообразных растительных и животных продуктах как клеточный и внеклеточный компонент, как диспергирующая среда и растворитель, обусловливая их консистенцию и структуру и влияя на внешний вид, вкус и устойчивость продукта при хранении.Физические свойства воды и льда. Вода имеет молекулярную массу примерно равную 18,02 и может существовать в состояниях жидкости, пара и льда, характеризующихся следующими показателями фазовых переходов: Вода обладает аномально высокой теплоемкостью. Это имеет большое значение в жизни природы — в ночное время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре. Вода обнаруживает необычное свойство расширяться при замерзании, вследствие чего плотность льда ниже, чем воды при той же температуре (табл. 4.2), что нехарактерно для других веществ при переходе из жидкого состояния в твердое. Среди других аномалий воды следует отметить высокое значение поверхностного натяжения и диэлектрической постоянной и значительную теплопроводность. Теплопроводность воды выше, чем других жидкостей, а льда — больше, чем других неметаллических твердых веществ. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах. Вода в пищевых продуктах играет важную роль, т. к. обусловливает консистенцию и структуру продукта, а ее взаимодействие с присутствующими компонентами определяет устойчивость продукта при хранении.
Общая влажность продукта указывает на количество влаги в нем, но не характеризует ее причастность к химическим, биохимическим и микробиологическим изменениям в продукте. В обеспечении его устойчивости при хранении важную роль играет соотношение свободной и связанной влаги.
Связанная влага — это ассоциированная вода, прочно связанная с различными компонентами — белками, липидами и углеводами за счет химических и физических связей. Свободная влага — это влага, не связанная полимером и доступная для протекания биохимических, химических и микробиологических реакций.
Причины связывания влаги в сложных системах различны. Наиболее прочно связанной является так называемая органически связанная вода. Она представляет собой очень малую часть воды в высоковлажных пищевых продуктах и находится, например, в щелевых областях белка или в
составе химических гидратов. Другой весьма прочно связанной водой является близлежащая влага, представляющая собой монослой при большинстве гидрофильных групп неводного компонента. В пищевых продуктах имеется вода, удерживаемая макромолекулярной матрицей. Например, гели пектина и крахмала, растительные и животные ткани при небольшом количестве органического материала могут физически удерживать большие количества воды. Методы определения влаги в пищевых продуктах. Определение общего содержания влаги осуществляют следующими методами:Высушивание до постоянной массы. Содержание влаги рассчитывают по разности массы образца до и после высушивания в сушильном шкафу при температуре 100 — 105°С. Это — стандартный метод определения влаги в технохимическом контроле пищевых продуктов. Поскольку в основе метода лежит высушивание образца до постоянной массы, метод требует много времени для проведения анализа. Титрование по модифицированному методу Карла Фишера. Метод основан на использовании реакции окисления-восстановления с участием йода и диоксида серы, которая протекает в присутствии воды. Содержание влаги в продукте рассчитывается по количеству йода, затраченному на титрование. Метод отличается высокой точностью и стабильностью результатов (в том числе при очень низком содержании влаги) и быстротой проведения анализа.
Минеральные вещества -незаменимыми микронутриентами питания и должны ежедневно потребляться с пищей. В зависимости от количества минеральных веществ в организме человека и пищевых продуктах их подразделяют на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят калий, натрий, калий, магний, фосфор, хлор и серу. Они содержатся в количествах, измеряемых сотнями и десятками миллиграммов на 100г тканей или пищевого продукта. К наиболее значимым микроэлементам можно отнести железо, йод, фтор, селен и др. Некоторые микроэлементы, например свинец, кадмий, ртуть, цинк, относятся к токсичным элементам и в концентрациях, превышающих предельно-допустимые (ПДК), могут вызывать тяжелые отравления.Роль минеральных веществ в организме человека чрезвычайно разнообразна: они содержатся в протоплазме и биологических жидкостях, обеспечивают постоянство осмотического давления, входят в состав сложных органических соединений (гемоглобина, гормонов, ферментов), являются пластическим материалом для построения костной и зубной тканей, участвуют в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови и другие физиологические процессы организма.
При переработке пищевого сырья, как правило, происходит снижение содержания минеральных веществ, исключением является только добавление пищевой соли. В растительных продуктах они теряются при механической обработке. Так, содержание макро- и микроэлементов при получении крупы и муки при обработке зерна уменьшается, так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне.Применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, также приводит к потере минеральных веществ, например при размораживании (в горячей воде) мяса, рыбы, при отваривании продуктов и удалении бульонов и отваров, так как в них переходит значительное количество растворимых солей.Для определения содержания минеральных веществ используют химические, физико-химические методы анализа – оптические и электрохимические.
Неалиментарные факторы, затрудняющие усвоение питательных веществ организмом человека, присутствуют в семенах культурных и дикорастущих растений. Они регулируют гидролиз запасенных в семени питательных веществ при его прорастании, снабжая энергией и пластическим материалом развивающееся растение до тех пор, пока оно само сможет обеспечивать свои потребности. К таким веществам относятся ингибиторы ферментов, прежде всего протеиназы и амилазы, затрудяющие пищеварение.Злаки содержат неодинаковое количество ингибиторов ферментов, поэтому продукты их переработки усваиваются человеком с различной скоростью и полнотой. Ингибиторы ферментов являются белками, стойкими к высоким температурам, нагревание до 130 °С или 30-минутное кипячение не инактивирует их. Антивитамины по строению и свойствам близки к соответствующим витаминам, но не обладают их биологической активностью. Установлено, что многие антивитамины угнетают рост болезнетворных микробов.
Витамина А особенно много содержится в печени, особенно морских животных и рыб, сливочном масле, яичном желтке, сливках, рыбьем жире. Каротин в наиболее высоких концентрациях обнаружен в моркови, абрикосах, листьях петрушки и шпината, тыкве. Больше всего витамина D содержится в рыбьем жире, сардинах, сельди, лососе, тунце, молоке и молочных продуктах. Больше всего витамина содержится в растительных маслах, печени животных, яйцах, злаковых, бобовых, брюссельской капусте, брокколи, ягодах шиповника, облепихе, зеленых листьях овощей, черешне, рябине, семенах яблок и груш. Также его достаточно много в семенах подсолнечника, арахисе, миндале. Основные «поставщики» витамина К — зеленые листовые овощи, тыква, помидоры, зеленый горошек , яичный желток, рыбий жир, печень животных, соевое масло. Особенно много витамина В1 в сухих дрожжах, хлебе, горохе, крупах, грецких орехах, арахисе, печени, сердце, яичном желтке, молоке, отрубях.
Больше всего рибофлавина В2 содержится в продуктах животного происхождения — яйцах, мясе, печени, почках, рыбе, молочных продуктах, сыре, а также в листовых зеленых овощах (особенно в капусте брокколи, шпинате) и в дрожжах. Лучшие натуральные источники витамина В3 — печень, почки, мясо, сердце, яйца, зеленые овощи, пивные дрожжи, семечки, орехи — главные источники пантотеновой кислоты. Пиридоксин В6 содержится в продуктах животного происхождения — яйцах, печени, почках, сердце, говядине, молоке. Также его много в зеленом перце, капусте, моркови, дыне. Источники цианокобаламина — только продукты животного происхождения, причем наибольшее количество витамина содержится в субпродуктах (печени, почках и сердце). Довольно много витамина В12 в сыре, морских продуктах (крабах, лососевых рыбах,сардинах), несколько меньше-в мясе и птице. Фолиевой кислоты много в темно-зеленых овощах с листьями (салате,шпинате, петрушке, зеленом луке), репчатом луке, моркови, пивных
дрожжах, цветной капусте, дыне, абрикосах, бобах, авокадо, яичном желтке, печени, почках, грибах. Больше всего витамина С содержат свежие фрукты, овощи, зелень. Шиповник, облепиха, черная смородина, красный перец — настоящие кладовые этого витамина. Продукты животного происхождения практически его не содержат. Больше всего никотиновой кислоты содержат пивные дрожжи, хлеб из муки грубого помола, печень, постное мясо, почки, белое мясо птицы, рыба, яйца, сыр, сушеные грибы, кунжутовые семечки, картофель, семечки подсолнечника, финики, чернослив, фасоль.
Основные принципы обогащения пищи микронутриентами. Обогащение пищевых продуктов микронутриентами предусматривает либо восполнение потерь в процессе технологической обработки и переработки, либо дополнительное введение микронутриентов в продукты, в естественных условиях их не содержащих, либо сочетание этих двух подходов. Примером первого подхода является восполнение содержания витаминов группы В в муке первого и высшего сортов до уровня их содержания в исходном зерне, примером второго - добавление витамина А к тростниковому сахару в странах Латинской Америки в целях профилактики ксерофтальмии и слепоты, обусловленной дефицитом этого витамина, или введение витамина С в молоко и кефир. Термин «витаминизация» часто употребляется применительно не только к продуктам питания, но и к людям, обозначая восполнение недостатка витаминов в организме человека или больших групп населения путем приема витаминных препаратов или обогащенных витаминами продуктов питания.