Департамент образования, науки и молодёжной политики Воронежской области

Государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования Воронежской области

«Семилукский государственный технико-экономический колледж»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подрезова И. Г.

 

 

 

Конспект лекций

по дисциплине ЕН.04 Химия пищи

 

 

 

 

 

 

 

специальность 260807 Технология продукции общественного питания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Семилуки

2014

             Конспект лекций составлен в соответствии с рабочей программой по учебной дисциплине ЕН.04 Химия пищи для студентов ССУЗ. В пособии освещаются вопросы по основным компонентам продуктов питания, рассматриваются белки, жиры, углеводы, даётся представление о витаминах, макро и микроэлементах, рассматриваются  основы рационального питания. Даётся представление о ферментах. Приводятся факторы, рагрязняющие продукты питания.

   Каждая тема начинается с плана, затем даётся краткая характеристика темы, а в конце приводятся контрольные  вопросы и практические упражнения для повторения и закрепления  изученного материала, что позволяет выделить главное и проверить качество усвоения материала.

В результате освоения дисциплины с использованием представленного конспекта лекций обучающийся должен уметь:

─      проводить качественные реакции на  отдельные классы органических соединений;

─      соблюдать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории;

─      определять наличие белковых соединений качественными реакциями;

─      составлять уравнения реакций, характеризующих свойства углеводов;

─      характеризовать основные биологически активные соединения.

 

обучающийся должен знать:

─      теоретические основы органической химии;

─      характеристики различных классов органических веществ, входящих в состав  пищевой продукции;

─      методику и технику выполнения химических анализов;

─      приёмы безопасной работы в химической лаборатории;

─      основные компоненты продуктов и их превращения в процессе хранения и переработке;

─      строение, свойства аминокислот;

─      структуру белка, свойства, значение и процессы, происходящие при его переработке;

─      строение моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов;

─      понятие о стереоизомерии углеводов;

─      свойства углеводов и их превращения при переработке;

─      превращение жиров пищи в организме и при переработке;

─      характеристику и назначение биологически активных соединений;

─      основы рационального питания.

 

   Конспект лекций будет способствовать оптимизации и эффективности обучения студентов.

 

             Содержание конспекта лекций ориентировано на подготовку студентов к освоению профессиональных модулей ОПОП по специальности 260807 Технология продукции общественного питания и овладению профессиональными компетенциями (ПК):

 

ПКв 1.4. Организовывать и проводить характерные реакции на основные компоненты, входящие в состав пищевых продуктов.

ПКв 1.5. Организовывать и проводить определение качества продуктов питания.

ПКв 3.5. Определять особенности пищевых продуктов, содержащих белки, жиры и углеводы и их превращения при переработке.

В процессе освоения дисциплины у студентов должны формироваться общие компетенции (ОК):

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчинённых), результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК 10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

      

	Введение	6
1.	Тема 1.Основные компоненты продуктов, их превращение в процессе хранения и переработке.	7
2.	Тема 2  Белки.	10
3.	Тема 3  Углеводы.	20
4.	Тема 4  Липиды (жиры и масла).	27
5.	Тема 5  Витамины.	30
6.	Тема 6  Вода.	35
7.	Тема 7  Минеральные вещества.	38
8.	Тема 8  Пищевые кислоты.	40
9.	Тема 9  Ферменты.	51
10.	Тема 10  Составление рационального питания.	55
11.	Тема 11  Пищевые добавки.	57
12.	Литература	59
	Введение       Конспект лекций по дисциплине Химия пищи разработан на основе рабочей программы учебной дисциплины для специальности 260807 Технология продукции общественного питания.    Потребность в подготовке данного методического пособия обусловлена необходимостью систематизации изучаемого материала, отсутствием в достаточном количестве учебной литературы, оптимизацией процесса обучения.       Изучение дисциплины Химия пищи в ССУЗ проводится на основе ранее полученных студентами знаний по неорганической химии, органической химии, микробиологии  и, как правило, вызывает у них немалые затруднения. Эти затруднения особенно усугубляются, если отсутствует учебник, освещающий полностью материал программы дисциплины, а так же учитывающий профиль специальности. В данном конспекте лекций представлен материал, собранный из различных учебных пособий. Теоретический материал иллюстрируется схемами, таблицами, что позволяет понять, каким образом знание того или иного процесса или явления позволяет сознательно управлять различными физико-химическими процессами в производственных условиях и в лабораторной практике.       Основная цель конспекта лекций – собрать воедино весь теоретический курс дисциплины согласно рабочей  программе, выделить главное, обратить внимание студентов на общенаучное и прикладное значение дисциплины.         Представленное пособие направлено на формирование у студентов практических профессиональных умений, приобретение первоначального практического опыта, реализуется в рамках программы учебной дисциплины по основным видам профессиональной деятельности для последующего освоения ими общих и профессиональных компетенций по избранной специальности в соответствии с ФГОС СПО по специальности 260807 Технология продукции общественного питания.       Конспект лекций окажет помощь студентам в усвоении курса, а также позволит глубже вникать в суть технологических процессов, что в свою очередь приведёт к овладению общими (ОК) и профессиональными (ПК) компетенциями.

 

 

 

Тема 1. «Основные компоненты продуктов, их превращение в процессе хранения и переработке»

 

План

 

1. Главная проблема человечества – обеспечение продуктами питания.

Государственная политика в области здорового питания.

2. Организация здорового питания населения.
3. Классификация пищевых продуктов.

 

 

1. Среди основных проблем, стоящих перед человеческим обществом в наше время, можно выделить несколько главных, превалирующих над всеми другими:

-   обеспечение населения земного шара продуктами питания;

-   обеспечение энергией;

-   обеспечение сырьем, в том числе водой;

-   охрана окружающей среды, экологическая и радиационная безопас­ность жителей планеты, замедление негативных последствий интен­сивной производственной деятельности и защита человека от резуль­татов этой негативной деятельности.

Среди них одной из самых важных и сложных является обеспече­ние населения земного шара продуктами питания. Являясь одним из важнейших факторов окружающей среды, питание с момента рож­дения до самого последнего дня жизни человека влияет на его орга­низм. Ингредиенты пищевых веществ, поступая в организм челове­ка с пищей и преобразуясь в ходе метаболизма в результате сложных биохимических превращений в структурные элементы клеток, обес­печивают наш организм пластическим материалом и энергией, со­здают необходимую физиологическую и умственную работоспособ­ность, определяют здоровье, активность и продолжительность жиз­ни человека, его способность к воспроизводству. Состояние питания, поэтому, является одним из важнейших факторов, определяющих здо­ровье нации.

Продукты питания должны не только удовлетворять потребности че­ловека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции.

  На решение этих задач и направлена концепция государственной по­литики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 г., одобренная постановлением Правительства РФ от 10 августа 1998 г. №917.

Под государственной политикой в области здорового питания пони­мается комплекс мероприятий, направленный на создание условий, обес­печивающих удовлетворение потребностей населения в рациональном здоровом питании с учетом его традиций, привычек, экономического по­ложения, в соответствии с требованиями медицинской науки.

2. Последние десятилетия характеризуются стойким ухудшением пока­зателей здоровья населения России: продолжает снижаться средняя про­должительность жизни (она составила 58 лет у мужчин и 73 года у жен­щин, в среднем 65,5 года — это значительно ниже, чем в большинстве развитых стран); увеличивается общая заболеваемость. Смертность на 1000 человек увеличилась с 11,2 в 1990 г. до 15,4 в 2000 г. Среди причин заболеваемости и смертности ведущее место занимают сердечно-сосудистые и онкологические заболевания, развитие которых в определен­ной степени связано с питанием. Снижается уровень грудного вскармливания, ухудшаются показатель здоровья и антропометрические характеристики детей, подростков, а также состояние здоровья лиц по­жилого возраста. Одной из важнейших причин этого является неудов­летворительное питание.

У большинства населения России, поданным Института питания РАМН, выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ (табл. 1.2), так и нарушением пищевого статуса населения России, в первую очередь недостатком витаминов, макро- и микроэлементов, полноценных белков, и нерациональным их соотношением. Важнейшие нарушения пищевого статуса населения России (по данным Института пи­тания РАМН):

-   избыточное потребление животных жиров;

-   дефицит полиненасыщенных жирных кислот;

-   дефицит полноценных (животных) белков;

-   дефицит витаминов (аскорбиновой кислоты, рибофлавина (В₂), тиа­мина (В,), фолиевой кислоты, ретинола (А) и |3-каротина, токоферола и других);

-   дефицит минеральных веществ (кальция, железа);

-   дефицит микроэлементов (селена, цинка, йода, фтора);

-   дефицит пищевых волокон.

Негативное влияние оказывает потребление некачественных, фаль­сифицированных и опасных для здоровья человека продуктов. На устра­нение этих недостатков и направлен закон РФ № 29-ФЗ «О качестве и безопасности пищевых продуктов» (2 января 2000 г.).

Организация здорового питания населения — сложный и многофак­торный процесс, который можно реализовать, только опираясь на глубо­кие знания, стройную научную концепцию и продуманную научно-тех­ническую политику.

Технический прогресс в пищевой промышленности во многом опре­деляется демографическими изменениями (численность населения, уве­личение доли пожилых и больных людей), социальными изменениями, изменениями в условиях жизни и труда (рост численности городского населения, изменение характера труда, социальное расслоение общества). Он связан с достижениями медицины, фундаментальных наук (физика, химия, микробиология), новыми технологическими возможностями, ко­торые появились у производителей продуктов питания в результате раз­вития науки, технологии, техники; ухудшением экологической обстанов­ки; жесткой конкуренцией на рынке продуктов питания. Все это требует не только коренного совершенствования технологии получения тради­ционных продуктов, но и создания нового поколения пищевых продук­тов, отвечающих возможностям и реалиям сегодняшнего дня. Это про­дукты со сбалансированным составом, низкой калорийностью, с пони­женным содержанием сахара и жира и повышенным — полезных для здо­ровья ингредиентов, функционального и лечебного назначения, с уве­личенным сроком хранения, быстрого приготовления и, конечно, совершенно безопасных для человека.

 

Таблица 1.2. Потребление основных продуктов питания в России, кг/год на 1 человека (баланс продовольствия, по данным Госкомстата)

 

3. Рис. 1.1. Классификация современных продуктов питания

Создание новых и совершенствование технологии получения тра­диционных продуктов питания требует изучения структуры питания населения России, анализа состояния пищевых и перерабатывающих отраслей АПК, правильной и продуманной научно-технической по­литики в области здорового питания с учетом демографических изме­нений, развития науки в области здорового питания. Важным также является решение вопросов производства растительного белка, био­логически активных добавок (БАД), пищевых добавок (ПД), органи­зация индустрии продуктов детского питания. Решающая роль в реа­лизации этих вопросов принадлежит развитию исследований по пи­щевой химии, пищевой биотехнологии, разработке новых технологи­ческих решений и оборудования, методов анализа и системы управ­ления качеством.

 Большое место в реализации этих вопросов, как уже указывалось, принадлежит пищевой химии.    Пищевая химия — один из разделов хи­мической науки, значение которой, учитывая роль питания в жизни об­щества, крайне велико. Это наука о химическом составе пищевых систем (сырье, полупродукты, готовые пищевые продукты), его изменениях в ходе технологического потока под влиянием различных факторов (фи­зических, химических, биохимических и т. д.), включающих липид-белковое, липид-углеводное, белок-белковое, белок-углеводное взаимодей­ствия, общих закономерностях этих превращений. Она включает изуче­

Пищевая химия — дисциплина, значение которой все возрастает. Зна­ние основ пищевой химии даст возможность технологам решить один из важнейших вопросов современности — обеспечение населения планеты качественными продуктами питания. В связи с этим ничуть не потеряла своей актуальности мысль И. П. Павлова, сформулированная им в 1904 г. при вручении ему Нобелевской премии: «...над всеми явлениями человеческой жизни господствует забота о насущном хлебе».

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Расскажите об основных положениях государственной политики в области здорового питания. 2. Приведите классификацию современных продуктов пи­тания.

3. Дайте определение дисциплины «Пищевая химия».

4.  Какие вопросы она изучает? Определите ее место и роль в создании современных продуктов пита­ния.

 

 

 

 

 

 

 

Тема 2. «Белки»

 

 

 

План

 

1.      Аминокислоты: понятие, получение, свойства, изомерия и номенклатура.

2.      Белки: понятие, строение, классификация, свойства, гидратация, денатурация, пенообразование, гидролиз, горение, цветные реакции.

3.      Пищевая ценность белков.

4.      Нуклеиновые кислоты.

 

 

 

   1. Аминокислоты – гетерофункциональные соединения, которые содержат две функциональные группы: аминогруппу – NH₂  и карбоксильную группу - COOH , связанные с углеводородным радикалом. Общую формулу простейших аминокислот можно записать так:  H₂N – CH₂ - COOH

  Так как аминокислоты содержат две различные функциональные группы, которые оказывают влияние друг на друга, их реакции отличаются от характерных свойств карбоновых кислот и аминов.

Получение.

   Аминокислоты можно получить из карбоновых кислот, заместив их в радикале атом водорода на галоген, а затем на аминогруппу при взаимодействии с амином, например:

                                    P(кр.)

CH₃COOH + Cl₂ → ClCH₂COOH + HCl

уксусная к-та           хлоруксусная к-та

ClCH₂COOH + 2NH₃ → H₂NCH₂COOH + NH₄Cl

                                               аминоуксусная к-та

Смесь аминокислот обычно получают кислотным гидролизом белков.

Свойства.

   Аминогруппа определяет основные свойства аминокислот, так как способна присоединять к себе катион водорода по донорно-акцепторному механизму за счёт наличия свободной электронной пары у атома азота.

Карбоксильная группа определяет кислотные свойства этих соединений. Следовательно, аминокислоты – это амфотерные органические соединения.

Со щелочами они реагируют как кислоты:

H₂NCH₂COOH + NaOH → H₂NCH₂COONa + H₂O

С сильными кислотами – как основания-амины:

H₂NCH₂COOH + HCl → [H₃NCH₂COOH]⁺Cl^-

Так как аминокислоты в водных растворах ведут себя как амфотерные соединения, то в живых организмах они играют роль буферных веществ, поддерживающих определённую концентрацию ионов водорода.

Аминокислоты представляют собой бесцветные кристаллические вещества, плавящиеся с разложением при температуре выше 200⁰С. Они растворимы в воде и нерастворимы в эфире. В зависимости от состава радикала они могут быть сладкими, горькими или безвкусными.

Аминокислоты подразделяются на природные и синтетические. Среди природных аминокислот (около 150) выделяют протеиногенные аминокислоты (около 20), которые входят в состав белков. Они представляют собой L- формы. Примерно половина из этих аминокислот относится к незаменимым, так как они не синтезируются в организме человека (валин, лейцин, изолейцин, фенилалалин, лизин, треонин, цистеин, метионин, гистидин, триптофан). В организм человека данные вещества поступают с пищей. Если их количество в пище будет недостаточным, нормальное развитие и функционирование организма человека нарушаются. При отдельных заболеваниях организм не в состоянии синтезировать и некоторые другие аминокислоты.

 

 

Суточная потребность организма человека в аминокислотах

 

 

Аминокислота	Потребность, г	Аминокислота	Потребность, г
Глицин Аланин Валин Лейцин Изолейцин Фенилаланин Аспарагиновая Глутаминовая Лизин	3 3 4 5 4 3 6 5 4	Серин Треонин Цистеин Метионин Тирозин Пролин Триптофан Гистидин Аргинин	3 3 3 3 4 5 1 2 6

 

   Важнейшим свойством аминокислот является способность вступать в молекулярную конденсацию с выделением воды и образованием амидной группировки – NH – CO - , например:

H₂N – (CH₂)₅ – COOH + H – NH – (CH₂)₅ – COOH →

аминокапроновая кислота

 H₂ N – (CH₂)₅  - CO – NH – (CH₂)₅ – COOH   +   H₂O

                   димер

nNH₂ – (CH₂)₅ – COOH → (. . . – NH – (CH₂)₅ – COO - . . . )   +   (n – 1)H₂O

 

   Получаемые в результате такой реакции высокомолекулярные соединения содержат большое число амидных фрагментов и поэтому получили название полиамидов.

К ним, кроме названного выше синтетического волокна капрон, относят, например, и энант, образующийся при поликонденсации аминоэнантовой кислоты. Для получения синтетических волокон пригодны аминокислоты с расположением амино- и карбоксильных групп на концах молекул (подумайте почему).

Полиамиды ᾴ - аминокислот называются пептидами. В зависимости от числа остатков аминокислот различают дипептиды, трипептиды, полипептиды. В таких соединениях группы – NH – CO – называют пептидными.

 

Изомерия и номенклатура.

Изомерия аминокислот определяется различным строением углеродной цепи и положением аминогруппы, например:

4         3         2        1

CH₃ – CH₂ – CH – COOH                                                                CH₃

                       I                                  I

         NH₂                          CH₃ – C – COOH

2-аминобутановая кислота                                                              I

                                                                                                 NH₂                                                                                                2-амино-2-метилпропановая кислота

Широко распространены также названия аминокислот, в которых положения аминогрупп обозначаются буквами греческого алфавита: ᾴ, β,γ и т.д.

γ          β         ᾴ

CH₃ – CH₂ – CH – COOH                                                               

                       I                                 

         NH₂                         

ᾴ-аминомасляная кислота   

2.Белки.

Белками называют высокомолекулярные  (молекулярная масса от 5-10 тыс. до 1 млн и более) природные полимеры. молекулы которых построены из остатков аминокислот, соединённых амидной (пептидной) связью.

Белки также называют протеинами (от греч. «протос» - первый, важный). Число остатков аминокислот в молекуле белка очень сильно колеблется и иногда достигает нескольких тысяч. Каждый белок обладает своей, присущей ему последовательностью расположения аминокислотных остатков.

Белки выполняют разнообразные биологические функции: каталитические (ферменты), регуляторные (гормоны), структурные (коллаген, фиброин), двигательные (миозин), транспортные (гемоглобин, миоглобин), защитные (иммуноглобулины, интерферон), запасные (казеин, альбумин, глиадин) и другие. Среди белков встречаются антибиотики и вещества, оказывающие токсическое действие.

Белки – основа биомембран, важнейшей составной части клетки и клеточных компонентов. Они играют ключевую роль в жизни клетки, составляя как бы материальную основу её химической деятельности.

Исключительное свойство белка – самоорганизация структуры, т. е. его способность самопроизвольно создавать определённую, свойственную только данному белку пространственную структуру.  По существу, вся деятельность организма (развитие, движение, выполнение им различных функций и многое другое) связана с белковыми веществами. Без белков невозможно представить себе жизнь.  

 

Химический состав организма человека

 

Белки – важнейшая составная часть пищи человека и животных, поставщик необходимых им аминокислот.

Строение.

В пространственном строении белков большое значение имеет характер радикалов в молекулах аминокислот. Неполярные радикалы аминокислот обычно располагаются внутри макромолекулы белка и обусловливают гидрофобные взаимодействия; полярные молекулы, содержащие ионогенные (образующие ионы) группы, обычно находятся на поверхности макромолекулы белка и характеризуют электростатические (ионные) взаимодействия. Полярные неионогенные радикалы могу располагаться как на поверхности, так и внутри белковой молекулы. Они участвуют в образовании водородных связей.

Полипептидные цепи или отдельные участки внутри полипептидной цепи могут быть дополнительно связаны между собой связями. Большую роль в создании структуры белков играют ионные и водородные связи, а также гидрофобное  взаимодействие – особый вид контактов между гидрофобными компонентами молекул белков в водной среде. Все эти связи имеют различную прочность и обеспечивают образование сложной, большой молекулы белка.

Несмотря на различие в строении и функциях белковых веществ, их элементный состав колеблется незначительно ( в % на сухую массу): углерода – 51-53; кислорода – 21,5-23,5; азота – 16,8-18,4; водорода – 6,5-7,3; серы – 0,3-2,5. Некоторые белки содержат в небольших количествах фосфор, селен и другие элементы.

Последовательность соединения аминокислотных остатков в полипептидной цепи получила название первичной структуры белка.

Первичная структура белков

 

Белковая молекула может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей, каждая из которых содержит различное число аминокислотных остатков. Учитывая число их возможных комбинаций, можно сказать, что разнообразие белков почти безгранично, но не все из них существуют в природе. Общее число различных типов белков у всех видов живых организмов составляет 10¹⁰ – 10¹². Для белков, строение которых отличается исключительной сложностью, кроме первичной, различают и более высокие уровни структурной организации: вторичную, третичную, а иногда и четвертичную структуры.

 

Характеристика трёх структур белковых молекул

 

Структура белковой молекулы	Характеристика структуры	Тип связи, определяющий структуру	Графическое изображение
Первичная – линейная	Порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи – линейная структура	Пептидная связь -NH – CO -	–––––––––––
Вторичная - спиралевидная	Закручивание полипептидной линейной цепи в спираль – спиралевидная структура	Внутримолекулярные водородные связи
Третичная - глобулярная	Упаковка вторичной спирали в клубок – клубочковидная структура	Дисульфидные и ионные связи

Вторичной структурой обладает большая часть белков, правда, не всегда на всём протяжении полипептидной цепи.

 

Вторичная структура белков

 

Полипептидные цепочки с определённой вторичной структурой могут быть по-разному расположены в пространстве. Это пространственное расположение получило название третичной структуры.

 

Третичная структура белков                                    Четвертичная структура белков

                          

 

В формировании третичной структуры. Кроме водородных связей, большую роль играет ионное и гидрофобное взаимодействие. По характеру « упаковки» белковой молекулы различают глобулярные, или шаровидные, и фибриллярные, или нитевидные, белки.

Для глобулярных белков характерна ᾴ - спиральная структура, спирали изогнуты, «свёрнуты». Макромолекула имеет сферическую форму. Они растворяются в воде и солевых растворах с образованием коллоидных систем. Большинство белков животных, растений и микроорганизмов относится к глобулярным белкам.

Для фибриллярных белков более характерна нитевидная структура. Они, как правило, не растворяются в воде. Фибриллярные белки обычно выполняют структурообразующие функции. Их свойства (прочность, способность растягиваться) зависят от способа упаковки полипептидных цепочек. Примером фибриллярных белков служат белки мускульной ткани (миозин), кератин (роговая ткань). В ряде случаев отдельные субъединицы белка с помощью водородных связей, электростатического и других взаимодействий образуют сложные ансамбли. В этом случае образуется четвертичная структура белков.

В организации более высоких структур белка исключительная роль принадлежит первичной структуре.

 

Классификация

Существует несколько классификаций белков. В их основе лежат разные признаки:

Ø  степень сложности (простые и сложные0;

Ø  форма молекул 9глобулярные и фибриллярные белки);

Ø  растворимость в отдельных растворителях (водорастворимые, растворимые в отдельных солевых растворах – альбумины, спирторастворимые – проламины, растворимые в разбавленных щелочах и кислотах – глутелины);

Ø  выполняемая функция (например, запасные белки, скелетные и т.п.).

Свойства.

Белки – амфотерные электролиты. При определённом значении рН среды (она называется изоэлектрической точкой) число положительных и отрицательных зарядов в молекуле белка одинаково. Это одно из основных свойств белка. Белки в этой точке электронейтральны, а их растворимость в воде наименьшая. Способность белков снижать растворимость при достижении электронейтральности их молекул используется для выделения их из растворов, например, в технологии получения белковых продуктов.

Гидратация.

Процесс гидратации означает связывание белками воды, при этом они проявляют гидрофильные свойства: набухают, их масса и объём увеличиваются. Набухание белка сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Имеющиеся в составе и расположенные на поверхности белковой макромолекулы гидрофильные амидные, аминные и карбоксильные группы притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхности молекулы. Окружающая белковые глобулы гидратная оболочка препятствует агрегации и осаждению, а следовательно, способствует устойчивости растворов белка. В изоэлектрической точке белки обладают наименьшей способностью связывать воду, происходит разрушение гидратной оболочки вокруг белковых молекул, поэтому они соединяются, образуя крупные агрегаты. Агрегация белковых молекул происходит и при их обезвоживании с помощью некоторых органических растворителей, например этилового спирта. Это приводит к выпадению белков в осадок. При изменении рН среды макромолекула белка становится заряженной, и его гидратационная способность меняется.

При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы, называемые студнями. Студни не текучи, упруги, обладают пластичностью, определённой механической прочностью, способны сохранять свою форму. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде (например, белки молока), образуя растворы с невысокой концентрацией. Гидрофильные свойства белков, т.е. их способность набухать, образовывать студни, стабилизировать суспензии, эмульсии и пены, имеют большое значение в биологии и пищевой промышленности. Очень подвижным студнем, построенным в основном из молекул белка, является цитоплазма – полужидкое содержимое клетки. Сильно гидратированный студень – сырая клейковина, выделенная из пшеничного теста, она содержит до 65% воды. Различная гидрофильность клейковинных белков – один из признаков, характеризующих качество зерна пшеницы и получаемой из него муки. Гидрофильность белков зерна и муки играет большую роль при хранении и переработке зерна, в хлебопечении. Тесто, которое получают в хлебопекарном производстве, представляет собой набухший в воде белок, концентрированный студень, содержащий зёрна крахмала.

Денатурация белков.

При денатурации под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия химических агентов и ряда других факторов) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы, т.е. её пространственной структуры. Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: снижается растворимость, способность к гидратации, теряется биологическая активность. Меняется форма белковой макромолекулы, происходит агрегирование. В тоже время увеличивается активность некоторых химических групп, облегчается воздействие на белки протеолитических ферментов, а следовательно, он легче гидролизуется.

В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатурация белков, степень которой зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности. Это необходимо помнить при разработке режимов термообработки пищевого сырья, полуфабрикатов, а иногда и готовых продуктов. Особую роль процессы тепловой денатурации играют при бланшировании растительного сырья, сушке зерна, выпечке хлеба, получении макаронных изделий. Денатурация белков может вызываться  и механическим воздействием (давлением, растиранием, встряхиванием, ультразвуком). Наконец, к денатурации белков приводит действие химических реагентов (кислот, щелочей, спирта, ацетона).Все эти приёмы широко используются в пищевой и биотехнологии.

Пенообразование

Под процессом пенообразования понимают способность белков образовывать высококонцентрированные системы «жидкость-газ», называемые пенами. Устойчивость пены, в которой белок является пенообразователем, зависит не только от его природы и от концентрации, но и от температуры. Белки в качестве пенообразователей широко используются в кондитерской промышленности (пастила, зефир, суфле). Структуру пены имеет хлеб, а это влияет на его вкусовые свойства.

Молекулы белков под влиянием ряда факторов могут разрушаться или вступать во взаимодействие с другими веществами с образованием новых продуктов. Для пищевой промышленности можно выделить два очень важных процесса: 1) гидролиз белков под действием ферментов и 2) взаимодействие аминогрупп белков или аминокислот с карбонильными группами восстанавливающих сахаров. Под влиянием протеаз – ферментов, катализирующих гидролитическое расщепление белков, последние распадаются на более простые продукты (поли- и дипептиды) и в конечном итоге на аминокислоты. Скорость гидролиза белка зависит от его состава, молекулярной структуры, активности фермента и условий.

Гидролиз белков

Реакцию гидролиза с образованием аминокислот в общем виде можно записать так:

 

Горение

Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, а также некоторых других веществ. Горение сопровождается характерным запахом жжёных перьев.

Цветные реакции

Используют следующие реакции:

·         ксантопротеиновую, при которой происходит взаимодействие ароматических гетероароматических циклов в молекуле белка с концентрированной азотной кислотой, сопровождающееся появлением желтой окраски;

·         биуретовую, при которой происходит взаимодействие слабощелочных растворов белков с раствором сульфата меди (II) с образованием комплексных соединений между ионами меди и полипептидами. Реакция сопровождается появлением фиолетово-синей окраски.

3. Пищевая ценность белков.

   Белок – наиболее важный компонент пищи человека. Основные источники пищевого белка: мясо, молоко, рыба, продукты переработки зерна, хлеб, овощи.

   Потребность человека в белке зависит от его возраста, пола. Характера трудовой деятельности. В организме здорового взрослого человека должен быть баланс между количеством поступающих белков и выделяющимися продуктами распада. Для оценки белкового обмена введено понятие азотного баланса. В зрелом возрасте у здорового человека существует азотное равновесие, т.е. количество азота, полученного с белками пищи, равно количеству выделяемого азота. В молодом растущем организме идёт накопление белковой массы, образуется ряд нужных для организма соединений, поэтому азотный баланс будет положительным – количество поступающего азота с пищей превышает количество выводимого из организма. У людей пожилого возраста, а также при некоторых заболеваниях, , недостатке в рационе питания белков, незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ наблюдается отрицательный азотный баланс – количество выделенного из организма азота превышает его поступление в организм. Длительный отрицательный азотный баланс ведёт к гибели организма. На белковый обмен влияют биологическая ценность и количество поступающего с пищей белка.

   Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава и атакуемостью белков ферментами пищеварительного тракта.

   В организме человека белки расщепляются до аминокислот, часть из них 9заменимые) являются строительным материалом для создания новых аминокислот, однако имеется 8 аминокислот (незаменимые), которые не образуются в организме взрослого человека, они должны поступать с пищей. Снабжение организма человека необходимым количеством аминокислот – основная функция белка в питании. В белке пищи должен быть сбалансирован не только состав незаменимых аминокислот, но и должно быть определённое соотношение незаменимых и заменимых аминокислот, в противном случае часть незаменимых будет расходоваться не по назначению.

   Наиболее близки к «незаменимому» белку животные белки. Большинство растительных белков содержат недостаточное количество незаменимых аминокислот (одной или нескольких).

   В то же время необходимо помнить. Что некоторые аминокислоты при тепловой обработке, длительном хранении продуктов могут образовать не усвояемые организмом соединения, т.е. становиться «недоступными». Это снижает ценность белка.

   Биологическая ценность белков может быть увеличена добавлением лимитирующей аминокислоты или внесением компонента с её повышенным содержанием.

   Животные и растительные белки усваиваются организмом неодинаково. На степень усвоения организмом белков оказывает влияние технология получения пищевых продуктов и их кулинарная обработка. В большинстве пищевых производств при соблюдении технологии не происходит деструкции аминокислот. При умеренном нагревании пищевых продуктов усвояемость белков несколько возрастает (частичная денатурация белков облегчает доступ протеаз к пептидным связям). При интенсивной тепловой обработке усвояемость снижается.

   Суточная потребность взрослого человека в белке разного вида 1 – 1,5 г белка на 1кг массы тела (детей 4 – 1,5г). Доля животных белков должна составлять приблизительно 55% от общего его количества в рационе.

   Для повышения пищевой ценности продуктов питания необходимо увеличение доли белкового компонента, сбалансированности его аминокислотного состава. Один из путей решения этой задачи – получение белковых продуктов из белоксодержащих отходов пищевых производств, например семя масличных после удаления масла, отходов мясной и молочной промышленности, и их использование для улучшения биологической ценности существующих продуктов или создание новых продуктов питания.

 

 

4.Нуклеиновые кислоты

   Название этих веществ происходит от латинского слова nuleus – ядро и указывает, что нуклеиновые кислоты являются составной частью клеточных ядер. Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные соединения с молекулярными массами от 200 до нескольких миллионов.       Нуклеиновые кислоты обнаружены во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах.

   Различают два вида нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названии объясняется тем, что молекула ДНК содержит моносахарид дезоксирибозу, а РНК – рибоза. В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в обмене веществ. Они являются исключительно важными элементами клетки, обеспечивающими хранение и передачу генетической (наследственной) информации в живых организмах. ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра (99% всей ДНК клетки), а также в митохондриях и хлоропластах. РНК входит в состав ядрышек, рибосом, минохондрий, пластид, цитоплазмы. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепочек, спирально закрученных одна относительно другой.

 

Структура молекулы ДНК

 

 

Структурными компонентами (мономерами) каждой такой цепочки служат нуклеотиды, количество которых в молекулах нуклеиновых кислот бывает разным – от 80 в молекулах РНК до нескольких десятков тысяч в ДНК. В состав любого нуклеотида входит одно из азотистых оснований – аденин, гуанин, цитозин и тимин. Нуклеиновые кислоты, как и белки, имеют первичную, вторичную и третичную структуру.

ДНК является основным строительным материалом генов, в которых хранится наследственная информация организма. РНК выполняет различные функции, так как существует в виде трёх разновидностей: рибосомальная, транспортная и информационная.

 

 

 

                     

Контрольные вопросы.

 

1.      Почему аминокислоты являются гетерофункциональными соединениями?

2.      Какими особенностями строения должны обладать аминокислоты, используемые для синтеза волокон, и аминокислоты, участвующие в биосинтезе белков в клетках живых организмов?

3.      Чем отличаются реакции поликонденсации от реакций полимеризации? В чём их сходство?

4.      Охарактеризуйте строение белков. Какую роль играют различные виды химических связей в формировании различных структур белковых молекул?

5.      Как соотносятся между собой понятия «пептид», «полипептид», «полиамид», «белок»?

6.      Охарактеризуйте важнейшие физические и химические свойства белков.

7.      С помощью каких реакций можно распознать белки?

8.      Какую роль играют белки в жизни организмов?

9.      В чём заключается пищевая ценность белков?

10.  Дайте характеристику нуклеиновым кислотам.

 

 

Практические задания

1.     Запишите уравнения реакций аминопропионовой кислоты с серной кислотой и гидроксидом натрия, а также с метиловым спиртом. Всем веществам дайте названия по систематической номенклатуре.

2.     Как получают аминокислоты? Запишите уравнения реакций получения аминопропионовой кислоты из пропана.

3.     Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие переходы: этан → этиловый спирт → уксусный альдегид → уксусная кислота → хлоруксусная кислота → аминоуксусная кислота → полипептид

 

 

 

 

 

 

 

Тема 3. «Углеводы»

 

 

План

 

1.      Углеводы, их классификация и значение.

2.      Моносахириды. Гексозы. Глюкоза.

3.      Полисахариды. Крахмал и целлюлоза.

4.      Превращения углеводов в технологических процессах.

5.      Пищевая ценность углеводов.

 

 

   1.Углеводы – органические вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причём водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды (2/1).

            Общая формула углеводов – С_n (Н₂О)_m, т.е. они как бы состоят из углерода и воды, отсюда и название класса, которое имеет исторические корни. В дальнейшем было установлено, что имеются углеводы, в молекулах которых не соблюдается указанное соотношение, например дезоксирибоза – С₅Н₁₀О₄. Известны также органические соединения, состав которых соответствует приведённой общей формуле, но которые не принадлежат к классу углеводов. К ним относятся, например, формальдегид СН₂О и уксусная кислота СН₃СООН.

            Углеводы по их способности гидролизоваться можно разделить на три основные группы: моно-, ди- и полисахариды.

            Моносахариды – углеводы, которые не гидролизуются (не разлагаются водой). В свою очередь, в зависимости от числа атомов углерода моносахариды подразделяются на триозы (молекулы которых содержат три углеродных атома), тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.

            В природе моносахариды представлены преимущественно пентозами и гексозами.

            К пентозам относятся, например рибоза – С₅Н₁₀О₅ и дезоксирибоза – С₅Н₁₀О₄.

            К гексозам, имеющим общую молекулярную формулу С₆Н₁₂О₆, относятся, например, глюкоза, фруктоза, галактоза.

            Дисахариды – углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов. Общая формула – С₁₂Н₂₂О₁₁. Общее уравнение гидролиза:

                                               С₁₂Н₂₂О₁₁  +  Н₂О  →  2С₆Н₁₂О₆

                                               дисахарид                       гексоза

К дисахаридам относятся:

·        сахароза (обычный пищевой сахар), который при гидролизе образует одну молекулу глюкозы и молекулу фруктозы. Она содержится в большом количестве в сахарной свекле, сахарном тростнике, клёне, сахарной пальме, кукурузе и т.д.

·        мальтоза (солодовый сахар), которая гидролизуется с образованием двух молекул глюкозы. Мальтозу можно получить при гидролизе крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде, - пророщенных, высушенных и размолотых зёрнах ячменя;

·        лактоза (молочный сахар), которая гидролизуется с образованием молекулы глюкозы и галактозы. Она содержится в молоке млекопитающих животных (до 4-6%) обладает невысокой сладостью и используется как наполнитель в драже и аптечных таблетках.

Сладкий вкус разных моно- и дисахаридов различен. Так, самый сладкий моносахарид – фруктоза – в полтора раза слаще глюкозы, которую принимают за эталон. Сахароза в 2 раза слаще глюкозы и в 4-5 раз – лактозы, которая почти безвкусна.

      Полисахариды – крахмал, гликоген, декстрины, целлюлоза и т.д. – углеводы, которые гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов, чаще всего глюкозы. Общая формула полисахаридов – (С₆Н₁₀О₅)_n.

      Роль углеводов в природе и их значение для жизни человека чрезвычайно велики. Образуясь в клетках растений в результате фотосинтеза, они выступают источником энергии для клеток животных. В первую очередь это относится к глюкозе.

      Многие углеводы (крахмал, гликоген, сахароза) выполняют запасающую функцию, роль резерва питательных веществ.

      Кислоты РНК и ДНК, в состав которых входят некоторые углеводы, выполняют функцию передачи наследственной информации.

      Целлюлоза – строительный материал растительных клеток – играет роль каркаса для оболочек этих клеток. Другой полисахарид – хитин – выполняет аналогичную роль в клетках некоторых животных – образует наружный скелет членистоногих (ракообразных), насекомых, паукообразных.

      Углеводы служат в конечном итоге источником нашего питания: мы потребляем зерно, содержащее крахмал, или скармливаем его животным, в организме которых крахмал превращается в белки и жиры. Самая гигиеническая наша одежда сделана из целлюлозы или продуктов на её основе: хлопка и льна, вискозного волокна, ацетатного шёлка. Деревянные дома и мебель построены из той же целлюлозы, образующей древесину. В основе производства фото- и киноплёнки всё та же целлюлоза. Книги, газеты, письма, денежные банкноты – всё это продукция целлюлозно-бумажной промышленности. Значит, углеводы обеспечивают нас всем необходимым для жизни: пищей, одеждой, кровом.

      Кроме того, углеводы участвуют в построении сложных белков, ферментов, гормонов. Углеводами являются и такие жизненно необходимые вещества, как гепарин (он играет важнейшую роль – предотвращает свёртывание крови), агар-агар (его получают из морских водорослей и применяют в микробиологической и кондитерской промышленности – вспомните знаменитый торт «Птичье молоко»).

      Необходимо подчеркнуть, что единственным источником энергии на Земле (помимо ядерной) является энергия Солнца, а единственным способом его аккумулирования для обеспечения жизнедеятельности всех живых организмов является процесс фотосинтеза, превращающий в клетках живых растений и приводящий к синтезу углеводов из воды и углекислого газа. Именно при этом превращении образуется кислород, без которого жизнь на нашей планете была бы невозможна.

Моносахариды. Гексозы. Глюкоза.

Физические свойства и нахождение в природе.

Глюкоза и фруктоза – твёрдые бесцветные кристаллические вещества. Глюкоза содержится в соке винограда (отсюда название «виноградный сахар») вместе с фруктозой , которая содержится в некоторых фруктах и плодах (отсюда название «фруктовый сахар»), составляет значительную часть мёда. В крови человека и животных постоянно содержится около 0,1% глюкозы. Большая её часть (около 70%) подвергается в тканях медленному окислению с выделением энергии и образованием конечных продуктов – углекислого газа и воды (процесс гликолиза):

                              С₆Н₁₂О₆  +  6О₂  →  6СО₂  +  6Н₂О  +2920 кДж

Энергия, выделяемая при гликолизе, в значительной степени обеспечивает энергетические потребности живых организмов.

      Превышение содержания глюкозы в крови свидетельствует о нарушении углеводного обмена и развитии опасного заболевания – сахарного диабета.

Строение молекулы глюкозы.

      Глюкоза является альдегидо-спиртом (доказывают (опытные данные).

                             

                                          СН₂ОН – СНОН – СНОН – СНОН – СНОН – С ОН

                                                 

Установлено, что в растворе глюкозы, помимо линейных молекул, существуют молекулы циклического строения, из которых состоит кристаллическая глюкоза. Циклическая формула показывает не только порядок связи атомов, но и их пространственное расположение. Возможны две циклические формы глюкозы: ᾴ- форма глюкозы, гидроксильные группы при первом и втором атомах углерода расположены по одну сторону кольца молекулы и β- форма глюкозы – гидроксильные группы находятся по разные стороны кольца молекулы:

 

 

 

 

      В водном растворе глюкозы в динамическом равновесии находится три её изомерные формы – циклическая ᾴ - форма (37%), линейная форма (0,0026%)  и циклическая β – форма (63%). Изомером альдегидоспирта глюкозы является кетоноспирт – фруктоза.

Химические свойства глюкозы.

Химические свойства определяются её строением, являясь многоатомным спиртом и альдегидом.

Как многоатомный спирт реагирует с гидроксидом меди, образуя ярко-синий раствор, может образовывать сложные эфиры

Как  альдегид, способна окисляться в глюконовую кислоту и давать качественные реакции альдегидов. Глюкоза может восстанавливаться в спирт сорбит.

Под действием ферментов происходят брожения:

-   спиртовое: С₆Н₁₂О₆  →  2С₂Н₅ОН  +  2СО₂  (используется для получения этилового спирта и алкогольных напитков);

-   молочнокислое: С₆Н₁₂О₆  →  2СН₃ – СНОН – СООН  (при скисании молока, квашении

молочная кислота

капусты и огурцов, силосовании зелёных кормов)

     Применение глюкозы.

     Глюкоза является основным источником энергии в живой клетке, поэтому она широко применяется в медицине при лечении самых различных заболеваний, особенно при общем истощении организма. Полученный восстановлением глюкозы сорбит используется при диабете в качестве заменителя сахара.

     В микробиологической промышленности растворы глюкозы применяют как питательную среду для размножения кормовых дрожжей. Спиртовым брожением глюкозы получают пищевой этиловый спирт.

     В кондитерской промышленности глюкоза в составе патоки используется при изготовлении мармелада, карамели, пряников и т.п.

     Реакция «серебряного зеркала» глюкозы применяется при изготовлении зеркал, ёлочных украшений.

            В текстильной промышленности глюкоза используется для отделки тканей.

           Для всех этих целей глюкозу получают из крахмала, подвергая его гидролизу в присутствии минеральных кислот.

Полисахариды. Крахмал и целлюлоза.

Физические свойства и нахождение в природе.

Крахмал – белый аморфный порошок, не растворяется в холодной воде. В горячей воде он разбухает и образует коллоидный раствор – крахмальный клейстер.

     Крахмал содержится в цитоплазме растительных клеток в виде зёрен запасного питательного вещества. В картофельных клубнях содержится около 20% крахмала, в пшеничных и кукурузных зёрнах – около 70%, а в рисовых – почти 80%.

     Целлюлоза (клетка) –выделенная из природных материалов (вата, фильтровальная бумага), представляет собой твёрдое волокнистое вещество, нерастворимое в воде.

     Оба полисахарида имеют растительное происхождение, однако играют в клетке растений разную роль: целлюлоза – строительную, конструкционную функцию, а крахмал – запасающую. Поэтому целлюлоза является обязательным элементом клеточной оболочки растений. Волокна хлопка содержат до 95% целлюлозы, волокна льна и конопли – до 80%, а в древесине её содержится около 50%.

Строение крахмала и целлюлозы.

     Состав этих полисахаридов можно выразить общей формулой (С₆Н₁₀О₅)_n. Число повторяющихся звеньев в макромолекуле крахмала может колебаться от нескольких сотен до нескольких тысяч. Целлюлоза же отличается значительно большим числом звеньев и, следовательно, молекулярной массой, которая достигает нескольких миллионов.

     Различаются углеводы не толь молекулярной массой, но и структурой. Для крахмала характерны два вида структур макромолекул: линейная и разветвлённая. Линейную структуру имеют более мелкие макромолекулы той части крахмала, которую называют амилозой (10-20%), а разветвлённую структуру имеют молекулы другой составной части крахмала – амилопектина (80-90%). Амилоза крахмала растворяется в горячей воде, а амилопектин только набухает. Структурные звенья крахмала включают остатки ᾴ - глюкозы, а целлюлозы – β – глюкозы, ориентированные в природные волокна.

Химические свойства.

 Крахмал и целлюлоза подвергаются гидролизу с образованием глюкозы в присутствии минеральных кислот, например серной:

                 (С₆Н₁₀О₅)_n  +  (n – 1)Н₂О  →  nС₆Н₁₂О₆

                 полисахарид                            глюкоза

В пищеварительном тракте животных крахмал подвергается сложному ступенчатому гидролизу:

                 крахмал  →  декстрины  →  мальтоза  →  глюкоза

Организм человека не приспособлен к перевариванию целлюлозы, так как не имеет ферментов, необходимых для разрыва связей между остатками β – глюкозы в макромолекуле целлюлозы.

     Лишь у термитов и жвачных животных (коров) в пищеварительной системе живут микроорганизмы, вырабатывающие необходимые для этого ферменты.

     Крахмал может образовывать эфиры за счёт гидроксогрупп, однако эти эфиры не нашли практического применения.

     Другое дело целлюлоза. За счёт спиртовых гидроксогрупп целлюлоза может образовывать сложные эфиры, которые широко применяются.

     При обработке целлюлозы смесью азотной и серной кислот получают в зависимости от условий моно-, ди- и тринитроцеллюлозу.

Применение.

Смесь моно- и динитроцеллюлозы называют коллоксилином. Раствор коллоксилина в смеси спирта и диэтилового эфира – коллодий – применяют в медицине для заклеивания небольших ран и для приклеивания повязок к коже.

     При высыхании раствора коллоксилина и камфары в спирте получается целлулоид – одна из пластмасс (фото и киноплёнка и др. товары). Растворы коллоксилина в органических растворителях применяются в качестве нитролаков. А при добавлении к ним красителей получаются прочные и эстетичные нитрокраски, широко используемые в быту и технике.

     Все виды нитроцеллюлозы огнеопасны. Тринитроцеллюлоза – сильнейшее взрывчатое вещество. Под названием «пироксилин» она широко применяется для производства оружейных снарядов и проведения взрывных работ, а также для получения бездымного пороха. Ацетилцеллюлозу используют для получения лаков, красок, искусственного шёлка.

     Крахмал, в отличие от целлюлозы, даёт синее окрашивание при взаимодействии с йодом. Эта реакция является качественной на крахмал.

Превращения углеводов в технологических процессах.

   Углеводы при хранении пищевого сырья, его переработке в готовые продукты претерпевают разнообразные и сложные превращения. Они зависят от состава углеводного комплекса, условий (влажность, температура, рН среды), наличия ферментов, присутствия в перерабатываемых продуктах других компонентов, взаимодействующих с углеводами (белки, липиды, органические кислоты и т.д.).

   Из этих превращений необходимо в первую очередь отметить кислотный и ферментативный гидролиз ди- и полисахаридов, брожение моноз, меланоидинообразование и карамелизацию.

Меланоидинообразование. Под меланоидинообразованием понимают взаимодействие восстанавливающих сахаров (монозы и восстанавливающие дисахаридыкак содержащиеся в продукте. Так и образующиеся при гидролизе более сложных углеводов) с аминокислотами, пентидами и белками, приводящее к образованию тёмно-окрашенных продуктов – меланоидинов. Характерные её признаки – потемнение продукта в результате образования трудно- или нерастворимых в воде тёмно-окрашенных соединений, снижение содержания редуцирующих сахаров и азота аминных групп, появление ароматобразующих веществ. Это окислительно-восстановительный процесс, который представляет собой совокупность последовательно и параллельно идущих реакций. Скорость и глубина меланоидинообразования зависит от состава взаимодействующих продуктов, соотношения отдельных компонентов, рН среды, температуры, влажности. Образующиеся в ходе меланоидинообразования из аминокислот и сахаров карбонилсодержащие соединения (ацетальдегид, фурфурол и др.) принимают участие в формировании аромата и вкуса готовых продуктов.

   Реакция меланоидинообразования играет большую роль в процессах, происходящих при переработке пищевого сырья и существенно влияет на качество готовых продуктов. Особенно интенсивно идут эти процессы при высоких температурах (выпечка хлеба, сушка овощей, фруктов и т.д.).

Карамелизация сахаров.  Нагревание моно- и дисахаров при температуре 100⁰С и выше приводит к изменению их химического состава, повышается цветность продуктов, увеличивается содержание редуцированных веществ. Глубина этих процессов, а следовательно, и состав образующихся веществ зависит от состава сахаров, их концентрации, степени и продолжительности теплового воздействия, рН среды, присутствия примесей. В пищевой промышленности особое значение имеет карамелизация сахарозы. Глюкозы. Фруктозы.

Пищевая ценность углеводов. Углеводы занимают большое место в питании. Их доля в продуктах питания человека составляет 50-60% (по калорийности), а у населения развивающихся стран – до 80-85%.

   Основным источником углеводов в питании являются растительные продукты. Углеводы по усвояемости в организме условно можно разделить на две группы: усвояемые организмом человека (глюкоза, фруктоза, сахароза, крахмал) и неусвояемые – пищевые волокна и или балластные вещества (целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые вещества(. Человек непосредственно не усваивает пищевые волокна, так как он не продуцирует ферментов, необходимых для их расщепления. Балластные вещества влияют на работу кишечника, создавая условия для продвижения пищи по желудочно-кишечному тракту, способствуют выведению из организма холестерина, препятствуют всасыванию ядовитых веществ. Недостаток балластных веществ способствует ожирению, развитию желчно - каменной болезни, сердечно - сосудистых заболеваний и др. Они также создают чувство насыщенности, снижают аппетит. Пищевой рацион должен содержать необходимое количество балластных веществ.

   В то же время повышенное содержание клетчатки в рационе приводит к снижению усвоения многих компонентов пищи (особенно минеральных веществ) и может вызывать нарушения в деятельности желудочно – кишечного тракта. Основные источники балластных веществ в питании: хлеб грубого помола, картофель, капуста, морковь.

   Из усвояемых сахаров первостепенное значение принадлежит сахарозе, широко используемой в приготовлении кондитерских и хлебобулочных  изделий, варенья и «сладких» продуктов. Содержание сахарозы в сахаре 99,8%.

   Широко распространены также глюкоза и фруктоза. В питании предпочтительнее применение фруктозы, т.к. она слаще глюкозы, поэтому для приготовления продуктов с этой же сладостью необходимы меньшие её количества, отсюда целесообразность использования фруктозы в рационах с пониженной калорийностью. Превращение фруктозы в организме протекает иначе, чем глюкозы, что очень важно для больных сахарным диабетом. Источник фруктозы в питании – мёд (до 37%), свёкла, фрукты, сахароза.

   Потребность человека в углеводах связана с его энергетическими затратами и равна в среднем 382г в сутки. Избыток углеводов способствует ожирению, нарушению нервной системы, аллергизации организма. В последние годы пришли к выводу, что необходимо уменьшить потребление рафинированных углеводов. Для уменьшения доли 2незащищённых» углеводов обеспечения необходимого количества балластных веществ требуется снижение потребления сахара, кондитерских изделий, хлеба из муки высших сортов, манной крупы, макарон и увеличения в рационе хлеба из ржаной муки, овсяной крупы, овощей, фруктов, использование для « подслащения» варенья, ягод. Людям пожилого возраста, а также занимающимся умственным трудом и ведущим малоподвижный образ жизни, необходимо, чтобы потребление сахарозы составляло не более 15% от суточного потребления углеводов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

1.      Дайте определение углеводам.

2.      Какие углеводы называют моносахаридами? Полисахаридами? Почему их так называют?

3.      Какова роль углеводов в природе и жизни человека?

4.      С какими веществами класса углеводов вы сталкиваетесь в своей жизни?

5.      Можно ли считать линейную и циклическую формы глюкозы изомерами? Объясните ответ.

6.      Какие особенности строения молекулы фруктозы позволяют назвать её кетоноспиртом7

7.      Характерна ли для фруктозы реакция 2серебряного зеркала» ? Почему?

8.      Расскажите о биологической роли глюкозы. На чём основано её применение в медицине и промышленности?

9.      Что вы знаете о превращении углеводов в технологических процессах?

10.  В чём состоит пищевая ценность углеводов?

 

 

Задачи и практические задания

 

1.      Какую массу сахарозы можно получить из 1,5т сахарной свёклы, если массовая доля сахарозы в ней составляет 20% ?

2.      Используя структурную формулу глюкозы, составьте уравнения реакций её взаимодействия с аммиачным раствором оксида серебра, гидроксидом меди (II) при нагревании и с избытком уксусной кислоты.

3.      Составьте уравнение реакции гидрирования глюкозы.

4.      Составьте уравнения реакций спиртового и молочнокислого брожения глюкозы с использованием структурных формул. Назовите продукты реакций.

5.      При молочнокислом брожении 144 кг глюкозы получили 120 кг молочной кислоты. Какова массовая доля выхода молочной кислоты от теоретически возможного?

6.      Сколько глюкозы (в мг) можно окислить аммиачным раствором оксида серебра, если он содержит: а) 20,88 мг ; б) 1,5 моль оксида серебра?

7.      Из 200 кг древесных опилок, массовая доля целлюлозы в которых равна 60%, было получено 72 кг глюкозы в результате гидролиза. Сколько это составляет процентов от теоретически возможного?

8.      Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Целлюлоза → глюкоза → этиловый спирт →бутадиен →бутадиеновый каучук

Углекислый газ → крахмал → глюкоза → этиловый спирт →уксусный альдегид →уксусная кислота → триацетилцеллюлоза

 

 

 

 

 

     

 

Тема 4. «Липиды (жиры и масла)»

 

 

План

 

1. Строение и состав липидов.
2. Понятие о реакциях этерификации и реакциях гидролиза.
3. Классификация жиров.
4. Строение и свойства жиров.
5. Основные превращения липидов.
6. Пищевая ценность масел и жиров.
7. Превращения липидов при производстве продуктов питания.

   Липидами (от греч. lipos — эфир) называют сложную смесь эфироподобных органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которая содержится в клетках растений, животных и мик­роорганизмах. Липиды широко распространены в природе и вместе с бел­ками и углеводами составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки. Они широко используются при получении многих продуктов питания, являются важными компонентами пищевого сырья, полупродуктов и готовых пищевых продуктов, во многом определяя их пищевую и биоло­гическую полноценность и вкусовые качества.

Липиды не растворимы в воде (гидрофобны*), хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.).

 

Жиры – природные соединения, которые представляют собой сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.

     Большинство жиров образовано тремя карбоновыми кислотами – олеиновой, пальмитиновой и стеариновой. Т.о. в состав жиров могут входить остатки как предельных, так и непредельных карбоновых кислот в различных сочетаниях.

     В обычных условиях жиры, содержащие в своём составе остатки непредельных кислот, чаще всего бывают жидкими. Их называют маслами. В основном это жиры растительного происхождения – льняное, конопляное, подсолнечное и др. Реже встречаются жидкие жиры животного происхождения, например рыбий жир. Большинство природных жиров животного происхождения при обычных условиях – твёрдые (легкоплавкие) вещества и содержат в основном остатки предельных карбоновых кислот, например бараний жир. Известны исключения из этого правила. Так, пальмовое масло – твёрдый в обычных условиях жир.

     Состав жиров определяет их физические и химические свойства. Для жиров, содержащих остатки ненасыщенных карбоновых кислот, характерны все реакции непредельных соединений (обесцвечивают бромную воду, вступают в реакции присоединения). Наиболее важная в практическом плане реакция – гидрирование жиров. Гидрированием жидких жиров получают твёрдые сложные эфиры. Именно эта реакция лежит в основе получения маргарина – твёрдого жира из растительных масел.

 

 

 

 

 

Все жиры, как и другие сложные эфиры, подвергаются гидролизу

 

 

 

Для смещения равновесия в сторону образования продуктов гидролиза его проводят в щелочной среде (в присутствии щёлочей или карбонатов щелочных металлов, например кальцинированной соды). В этих условиях гидролиз жиров протекает необратимо и приводит в результате к образованию не карбоновых кислот, а их солей, которые называются мылами. Поэтому гидролиз жиров в щелочной среде называют омылением жиров.

     При омылении жиров образуются глицерин и мыла – натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот (мыла):

 

Основные превращения липидов. Липиды с учётом особенностей строения вступают в разнообразные превращения. Для глицеридов, составляющих основную массу масел и жиров, характерны следующие превращения: гидролиз, обмен остатков жирных кислот, входящих в их молекулы, окисление, гидрирование.

   Гидролиз. Под влиянием фермента гидролизуются с образованием ди-, затем моноглицеридов и в конечном итоге – жирных кислот и глицерина. Гидролитический распад жиров и масел, липидов зерна и продуктов его переработки (крупы, муки), мяса, рыбы и др. является одной из причин ухудшения их качества и, в конечном итоге, порчи. Этот процесс ускоряется с повышением влажности хранящихся продуктов, температуры и т.д. Гидролитический распад липидов и липидсодержащих продуктов протекает в ходе многих процессов пищевой технологии и при кулинарной обработке пищевых продуктов.

 

 

Контрольные вопросы.

 

1.      Неприятный запах горелого масла и любых перегретых жиров объясняется образованием акролеина (пропеналя), который является продуктом дегидратации глицерина. Какие реакции, протекающие при жарке пищи, приводят к образованию акролеина из жиров?

2.      Как называется реакция, обратная реакции этерификации? К каким классам веществ относятся реагенты и продукты этой реакции?

Тема 5. «Витамины»

 

 

План

 

1.      Витамины.

2.      Водорастворимые витамины.

3.      Жирорастворимые витамины.

 

 

 

     Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления важнейших процессов, протекающих в живом организме.

Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, но так как в организме они не синтезируются в достаточном количестве, то должны поступать с пищей с пищей в качестве необходимого её компонента.

 

Их отсутствие или недостаток в организме вызывает гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия витаминов). При приёме витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, могут развиваться гипервитаминозы.

      Своё название (витамины) они получили по предложению польского биохимика К. Функа (от лат. vita – жизнь).В настоящее время известно свыше тридцати соединений, относящихся к витаминам.

      Так как химическая природа витаминов была открыта после установления их биологической роли, их условно обозначили буквами латинского алфавита (А, В, С, Д и т.д.), что сохранилось и до настоящего времени.

      В качестве единицы измерения витаминов пользуются миллиграммами (1 мг = 10^-3 г), микрограммами (1 мкг = 0,001 мг = 10^-6 г) на 1 г продукта или мг % (миллиграммы витаминов на 100 г продукта). Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера его деятельности, времени года, содержания в пище основных компонентов питания. Сведения о потребности взрослого человека в витаминах приведена в таблице.

 

Суточная потребность человека в витаминах и их основные функции.

 

Витамин	Суточная потребность	Функции
Аскорбиновая кислота (витамин С)	50-100 мг 9в среднем 70)	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, повышает сопротивляемость организма экстремальным воздействиям
Тиамин (аневрин, витамин В1)	1,4-2,4 мг (в среднем 1,7)	Необходим для нормальной деятельности центральной и периферической нервной системы. Регулятор жирового и углеводного обмена
Рибофлавин (витамин В2)	1,5-3,0 мг (в среднем 2,0)	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях
Пиридоксин (витамин В6)	2,0-2,2 мг (в среднем 2,0)	Участвует в синтезе и метаболизме аминокислот, метаболизме жирных кислот и ненасыщенных липидов
Ниацин (витамин РР)	15,0-25,0 мг (в среднем 19,0)	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях в клетках. Недостаток вызывает пеллагру
Фолиевая кислота (фолацин) (витамин В9)	200 мкг	Кроветворный фактор, переносчик одноуглеродных радикалов, участвует в синтезе аминокислот, нуклеиновых кислот, холина
Цианокобаламин (витамин В12)	2-5 мкг (в среднем 3)	Участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот, холина, лецитина. Фактор кроветворения и жирового обмена
Биотин (витамин Н)	50-300 мкг (в среднем 150)	Участвует в реакциях карбоксилирования, обмена аминокислот, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот
Пантотеновая кислота (витамин В3)	5-10 мг	Участвует в реакциях биохимического ацилирования, обмена белков, липидов, углеводов
Холин (холинхлорид)	250-600 мкг	Участвует в синтезе биологически важных соединений
Ретинол (витамин А)	0,5-2,5 мг (в среднем 1,0)	Участвует в деятельности мембран клеток. Необходим для роста и развития организма, для функционирования слизистых оболочек. Участвует в процессе фоторецепции (в восприятии света0
Кальциферол (витамин Д)	2,5-10 мкг	Регуляция содержания кальция и фосфора в крови, минерализация костей, зубов
Токоферол (витамин Е)	8-15 мг (в среднем 10)	Предотвращает окисление липидов, влияет на синтез ферментов. Активный антиокислитель

 

По растворимости в воде или жирах все витамины делят на две группы:

·         водорастворимые (В₁, В₂, В₆, РР, С и др.);

·         жирорастворимые (А, Е, Д, К).

Водорастворимые витамины

      Все витамины жизненно важны. Не умаляя значения других витаминов, остановимся особо на профилактике двух авитаминозов, причиняющих наибольший ущерб здоровью миллионов людей. Это авитаминозы С и В₁.

      Витамин С, аскорбиновая кислота, - это витамин над витаминами. Он единственный связан напрямую с белковым обменом. Мало аскорбиновой кислоты – нужно много белка. Напротив, при хорошей обеспеченности аскорбиновой кислотой можно обойтись минимальным количеством белка.

      Для предупреждения С-авитаминоза не требуется больших доз аскорбиновой кислоты достаточно 20 мг в сутки.

      Уже после войны комиссия экспертов рекомендовала для предохранения от цинги 10-30 мг аскорбиновой кислоты. Однако нормы, принятые сейчас во многих странах, превышают эту дозу в 3-5 раз, поскольку витамин с служит и для других целей. Чтобы создать в организме оптимальную внутреннюю среду. Способную противостоять многочисленным неблагоприятным воздействиям, его необходимо устойчиво обеспечивать витамином С; это, кстати, способствует и высокой работоспособности.

      Заметим попутно, что в профилактическое питание рабочих на вредных химических производствах обязательно входит витамин С как защитное средство от токсикозов – он блокирует образование опасных продуктов обмена.

       Что же можно рекомендовать сейчас как главную и действенную меру профилактики С – витаминной недостаточности? Нет, не просто аскорбиновую кислоту, даже в большой дозе, а комплекс, состоящий из витамина С, витамина Р и каротина. Лишая организм этой тройки, выводим обмен на невыгодное направление – в сторону большей массы тела и повышенной нервозности. В то же время этот комплекс благотворно влияет на сосудистую систему и служит несомненным профилактическим средством.

      Витамин С, витамин Р и каротин наиболее полно представлены в овощах, ягодах, зелени и пряных травах, во многих дикорастущих растениях. По-видимому, их биологическое воздействие взаимоусиливается. Кроме того, витамин Р во многом подобен витамину С, но потребность в нём примерно вдвое меньше. Заботясь о С-витаминной полноценности питания, необходимо учитывать и содержание витамина Р.

Чтобы бороться с витаминной недостаточностью. Необходимо повысить содержание свежих овощей и фруктов в пищевом рационе. Именно овощи и фрукты – единственные и монопольные поставщики витаминов С, Р и каротина. Овощи и фрукты – непревзойдённое средство для нормализации жизнедеятельности полезной кишечной микрофлоры, особенно её синтетической функции – некоторые витамины синтезируются микроорганизмами кишечника, но без овощей и фруктов этот процесс затормаживается. Овощи и фрукты нормализуют также обмен веществ, особенно жировой и углеводный, и предупреждают развитие ожирения.

Технический прогресс, возрастающий объём информации, резкое снижение мышечной нагрузки – всё это и многое другое способствует развитию таких болезней, как неврозы, тучность и ожирение, ранний атеросклероз, гипертоническая болезнь, ишемическая болезни сердца. Их часто называют болезнями цивилизации. Причины в том или ином случае могут быть разными, но часто возникновение этих болезней существенно способствует недостаток витаминов группы В, а особенно В₁.

Совершенствование технологических процессов, всё более высокая очистка пищевого сырья привели к тому, что в конечном продукте остаётся всё меньше (а иногда и вовсе не остаётся) витамина В₁. Как правило он находится именно в тех частях продукта, которые по нынешней технологии удаляются. Мы едим всё больше хлеба и булок из муки высших сортов, тортов, пирожных, печенья, наше питание становится более рафинированным, и всё реже мы имеем дело с природными продуктами, не подвергавшимися никакой технологической обработке.

Увеличить поступление витаминов группы в с пищей можно, в частности, потребляя больше хлеба грубых сортов.

 

Содержание витаминов в пшеничном хлебе

 

Хлеб	Содержание витамина, мг %
	В1	В2	РР
Пшеничный из муки 1-го сорта То же из витаминизированной муки Пшеничный из муки высшего сорта То же из витаминизированной муки	0,16 0,41 0,11 0,37	0,08 0,34 0,06 0,33	1,54 2,89 0,92 2,31

 

Видно, что в хлебе, выпеченной из бедной витаминами, но затем витаминизированной муки высшего сорта содержание витамина В₁ достаточно велико.

Витамин РР (ниацин, витамин В₅). ПАод этим названием понимают два вещества, обладающие витаминной активностью: никотиновую кислоту и её амид (никотинамид). Ниацин активизирует «работу» большой группы ферментов (дегидрогеназ), участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, которые протекают в клетках. Никотинамидные ферменты играют важную роль в тканевом дыхании. При недостатке в организме витамина РР наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бессонница, сердцебиение, пониженная сопротивляемость инфекционным заболеваниям.

Источниками витамина РР (мг%) – мясные продукты, особенно печень и почки: говядина – 4,7; свинина – 2,6; баранина – 3,8; субпродукты – 3,0-12,0. Богата ниацином и рыба: 0,7-4,0 мг%. Молоко и молочные продукты, яйца бедны витамином РР. Содержание ниацина в овощах и бобовых невелико.

Витамин РР хорошо сохраняется в продуктах питания, не разрушается под действием света, кислорода воздуха, в щелочных растворах. Кулинарная обработка не проводит к значительным потерям ниацина, однако часть его (до 25%) может переходить при варке мяса и овощей в воду.

Фолиевая кислота (витамин В₉) участвует в процессах кроветворения – переносит одноуглеродные радикалы, - а также в синтезе амино- и нуклеиновых кислот, холина, пуриновых и пиримидиновых оснований. Много фолиевой кислоты содержится в зелени и овощах (мкг%): петрушке – 110, салате – 48, фасоли – 36, шпинате – 80, а также в печени – 240, почках – 56, твороге – 35-40, хлебе – 16-27. Мало в молоке – 5. Витамин В₉ вырабатывается микрофлорой кишечника. При недостатке фолиевой кислоты наблюдается нарушение кроветворения, пищеварительной системы, снижение сопротивляемости организма заболеваниям.

Жирорастворимые витамины.

Витамин А (ретинол) участвует в биохимических процессах, связанных с деятельностью мембран клеток. При его недостатке ухудшается зрение, замедляется рост молодого организма, особенно костей, наблюдается повреждение слизистых оболочек дыхательных путей, пищеварительной системы. Обнаружен только в продуктах животного происхождения, особенно много его в печени морских животных и рыб. В рыбьем жире – 15 мг%, печени трески – 4; сливочном масле – 0,5; молоке – 0.025. Потребность человека в витамине А может быть удовлетворена и за счёт растительной пищи, в которой содержатся его провитамины – каротины (морковь, красный перец, помидоры, сливочное масло). Витамин А разрушается под действием света, кислорода воздуха, при термической обработке (до 30%).

Кальциферол (витамин Д)  - под этим термином понимают два соединения: эргокальциферол (Д ₂) и холекальциферол (Д₃). Регулирует содержание кальция и фосфора в крови, участвует в минерализации костей. Отсутствие приводит к развитию у детей рахита и размягчению костей (остеопороз) у взрослых. Следствие последнего – переломы костей. Кальциферол содержится в продуктах животного происхождения (мкг%); рыбьем жире – 125; печени трески – 100; говяжьей печени – 2,5; яйцах – 2,2; молоке - 0,05;  сливочном масле – 1,3-1,5. Потребность частично удовлетворяется за счёт его образования в коже под влиянием ультрафиолетовых лучей из провитамина 7-дигидрохолестерина. Витамин Д почти не разрушается при кулинарной обработке.

Токоферолы (витамин Е) влияют на биосинтез ферментов. При авитаминозе нарушаются функции размножения, сосудистая и нервная системы. Распространены в растительных объектах, в первую очередь в маслах: соевом, хлопковом, подсолнечном, в хлебе, крупах. Витамин Е устойчив к нагреванию, разрушается под влиянием ультрафиолетовых лучей.

 

Контрольные вопросы.

1.      Как соотносится термин «витамины» с функциями веществ, которые он обозначает?

2.      То такое гиповитаминозы, авитаминозы, гипервитаминозы?

3.      Как классифицируют витамины?

4.      Расскажите о роли витамина С и его взаимосвязи с витамином Р и каротином (витамином А).

5.      Как взаимосвязаны кулинарная обработка плодов и овощей и сохранность витаминов в них?

6.      Какие витаминные препараты вы знаете и как их применять?

 

 

 

 

 

 

Тема 6. «Вода»

 

План

1.      Вода в природе и в жизни человека.

2.      Классификация вод.

3.      Физические свойства воды.

4.      Химические свойства воды.

5.      Пьём воду по правилам.

 

 

«Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха,

 тебя невозможно описать,

тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое».

(Антуан де Сент- Экзюпери)

 

   Человечество издавна обращало большое внимание на воду, поскольку хорошо известно, что там, где нет воды, нет и жизни. Поверхность земного шара на  3/4 покрыта водой – это океаны, моря, озёра, ледники. Довольно много воды находится в атмосфере, а также в земной коре. Общие запасы свободной воды на Земле составляют 1,4 млрд³. Основной объём воды содержится в океанах (около 97,6%). В виде льда на нашей планете имеется 2,14% воды. Вода рек и озёр составляет всего 0,29%, а атмосферная вода ещё меньше – 0,0005%.

   Вода находится  в постоянном и активном круговороте. Его движущая сила – Солнце, а основной источник воды – Мировой океан.

   Трудно представить, что человек примерно на 65% состоит из воды. С возрастом содержание воды в организме уменьшается.

 

   В здоровом организме взрослого человека наблюдается состояние водного равновесия, или водного баланса. Водный обмен – важная составная часть общего обмена веществ живых организмов, в том числе и человека.

   Общий объём воды, потребляемый человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2-2,5л. Благодаря водному балансу столько же воды и выводится из организма. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды – всего несколько суток.

   Вероятно, многие люди не в полной мере осознают истинное значение воды. Ведь, несмотря на то, что вода – самое распространённое на Земле вещество, запасы пресной воды довольно ограничены.

 

   Поэтому воду необходимо беречь и защищать от загрязнений, помня, что она – важная составная часть среды обитания человека.

   Питьевая вода должна содержать небольшие количества растворённых солей и газов. В зависимости от этого в различных местах вода отличается по вкусу.

   Природные воды, содержащие соли, растворённые газы, органические вещества в более высоких концентрациях, чем питьевая вода, называют минеральными. Границей между пресной и минеральной водой считается содержание минеральных химических соединений, равное 1г/л. В настоящее время минеральные воды делят на лечебные, лечебно-столовые и столовые.

   Лечебные минеральные воды проявляют своё действие в одних случаях при наружном, а в других – при внутреннем применении. Конечно, воды, пригодные для внутреннего применения, иногда оказываются полезными и при наружном использовании.

   Дистиллированная вода, полученная конденсацией пара, практически не содержит солей и растворённых газов, поэтому она неприятна на вкус. Кроме того, при продолжительном употреблении она даже наносит вред организму. Это связано с вымыванием из клеток тканей желудка и кишечника содержащихся в них солей и микроэлементов, которые необходимы для нормального функционирования организма.

   С давних пор для стерилизации питьевой воды использовали кипячение, а древние греки добавляли в воду сухое вино, что делало кислотной среду, в которой погибали многие болезнетворные микробы.

   Для приготовления пищи и в качестве питьевой может бить использована и природная вода, если она не содержит вредных микроорганизмов, а также вредных минеральных и органических примесей, если она прозрачна, бесцветна и не имеет привкуса и запаха. Однако найти большие объёмы природной воды, отвечающей государственному стандарту, трудно. Поэтому её приходится очищать на специальных станциях. Кроме того, воду можно прокипятить, отстоять, профильтровать, заморозить и разморозить, электроактивировать, минерализовать, изменить рН при помощи химических методов, омагнитить, дистиллировать, а также воздействовать на неё светом, звуком, биополем и др.

   Многие люди считают, что эффективный способ сделать водопроводную воду безопасной – кипячение. Казалось бы, достаточно вскипятить водопроводную воду, и можно её пить. Но на практике всё обстоит гораздо сложнее. Конечно, кипячение дезинфицирует воду. Но в ней при этом остаются все нелетучие токсичные вещества. Самое же неприятное, что при нагревании хлор, присутствующий в воде, вступает в химические реакции с органическими веществами, также находящимися в воде, образуя канцерогены, т.е. пить кипячёную хлорированную воду ещё опаснее, чем некипячёную.

   Показатель жёсткости также влияет на качество воды. Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную наличием гидрокарбонатов кальция и магния, и постоянную, обусловленную наличием сульфатов, хлоридов и других солее кальция и магния. В жёсткой воде плохо развариваются белки, слабо завариваются чай и кофе. Постоянное употребление жёсткой воды может привести к заболеваниям желудка и отложению солей в организме человека. Для устранения жёсткости воды (её умягчения) применяют кипячение, гашёную известь и специальные твёрдые вещества – катиониты.

   Для определения качества воды применяют различные способы и методы анализа. Анализ воды позволяет удостовериться в её чистоте и пригодности для питья, ежедневного применения, эксплуатации  бытовой техники и сантехники или же разочароваться и начать изменять положение. Один из наиболее надёжных и эффективных способов очищения воды – применение бытовых фильтров.

            Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе её из твёрдого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает.

            Большое значение в жизни природы имеет и тот факт, что вода обладает аномально высокой теплоёмкостью. Поэтому в ночное время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днём или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре.

            Молекула воды имеет угловое строение.

            Молярная масса парообразной воды равна 18 и отвечает её простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды, определяемая путём изучения её растворов в других растворителях оказывается более высокой. Это свидетельствует о том, что в жидкой воде происходит ассоциация молекул. Такой вывод подтверждается и аномально высокими значениями температур плавления и кипения воды. Ассоциация молекул воды вызвана образованием между ними водородных связей. При нагревании воды часть тепла затрачивается на разрыв водородных связей. Этим объясняется высокая теплоёмкость воды. Водородные связи между молекулами воды полностью разрываются только при переходе воды в пар.

       Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Процесс разложения вещества в результате его нагревания называется термической диссоциацией. Термическая диссоциация воды протекает с поглощением теплоты. Вода – весьма реакционноспособное вещество. Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода. Вода обладает также каталитической способностью.

  Потребляя воду, надо соблюдать определённые «ритуалы». Желательно пить небольшими глотками, так вы не рискуете перегрузить почки и желудок. Очень полезно пить воду по утрам. Это заставляет наш организм быстрее проснуться, стимулирует все процессы в организме. А вот перед сном ей злоупотреблять не стоит. Пить нужно за 30-40 минут до еды – во время приёма пищи вода приносит меньше пользы.

Контрольные вопросы.

 

 

1.      Охарактеризуйте важность воды в жизни человека.

2.      Назовите разновидности вод.

3.      Почему дистиллированная вода вредна для организма человека?

4.      Назовите способы очистки воды.

5.      Как жёсткость влияет на качество воды?

6.      Охарактеризуйте физические свойства воды.

7.      Перечислите химические свойства воды.

8.      Поясните выражение: «Вода – источник жизни».

 

 

 

 

 

 

Тема 7. «Минеральные вещества»

 

 

План

1.      Макроэлементы.

2.      Микроэлементы.

 

 

Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры и углеводы. Однако без них жизнь человека невозможна.

            Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессе жизнедеятельности человека, но особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают такие элементы, как фосфор или кальций. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма – водно-солевом, кислотно-щелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Обычно их делят на две группы: макроэлементы (Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S), содержащиеся в пище в относительно больших количествах, и микроэлементы (Fe, Zn, Cu, J, F и др.), концентрация которых невелика.

Макроэлементы.

Кальций составляет (вместе с фосфором) основу костной ткани, активирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, происходящие в в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах. Потребность в кальции у взрослых людей 800 мг в день. Больше всего кальция содержится в молоке и молочных продуктах. Почти 4/5 всей потребности в кальции удовлетворяется молочными продуктами.

Фосфор – элемент, входящий в состав белков, фосфолипидов нуклеиновых кислот. Кроме пластической роли, соединения фосфора принимают участие в обмене энергии. Потребность в фосфоре для взрослых – 1200 мг в день. Относительно много фосфора находится в рыбе, хлебе и мясе. Ещё больше фосфора содержится в фасоли, горохе, овсяной и перловой крупах. Основное количество фосфора человек потребляет с молоком и хлебом.

Магний – элемент, участвующий в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене. Потребность в магнии для взрослых – 400 мг в день. Почти половина этой нормы удовлетворяется хлебом и крупяными изделиями. При нормальном питании организм человека, как правило, полностью обеспечивается магнием.

Натрий – важный межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в создании необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена, активации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани. Содержание природного натрия в пищевых продуктах относительно невелико. Его потребность не более 0,8 г в день. Основное количество натрия человек получает при потреблении поваренной соли.

Калий – внутриклеточный элемент, регулирующий кислотно-щелочное равновесие крови. Он участвует в передаче нервных импульсов, активирует работу ряда ферментов. Много калия содержится в картофеле, яблоках, винограде. Основная потребность удовлетворяется обычным рационом. Считают, что калий обладает защитными свойствами против нежелательного действия избытка натрия.

Хлор – элемент, участвующий в образовании желудочного сока, формировании плазмы, ан активирует ряд ферментов. Основное его количество взрослые получают с поваренной солью. Потребность человека в хлоре – 2 г в день – с избытком удовлетворяется обычным рационом.

Сера – элемент, значение которого в питании определяется в первую очередь тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот, а также в состав некоторых гормонов и витаминов. Потребность человека в сере  - 1 г в день удовлетворяется обычным суточным рационом.

Микроэлементы.

Железо – элемент, участвующий в образовании гемоглобина и некоторых ферментов. Много железа в печени, почках, бобовых. Потребность взрослого человека в железе 14 мг в день, она с избытком удовлетворяется обычным рационом.

Цинк – элемент, значение которого определяется тем, что он входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене, и многих важных ферментов. Недостаточность цинка у детей задерживает рост и половое развитие. Много цинка в печени и бобовых. Суточная потребность в цинке 8-22 мг. Она вполне удовлетворяется обычным рационом.

Йод – является необходимым элементом, участвующим в образовании гормона тироксина. При недостатке йода развивается зобная болезнь. Особенно чувствительны к недостатку йода дети школьного возраста. Много йода в морепродуктах.

Фтор – элемент, при недостатке которого развивается кариес. Потребность в нём взрослого человека 3 мг в день (с пищей и водой). Много фтора в морской рыбе и грузинском чае.

            При переработке пищевого сырья, происходит уменьшение минеральных веществ. В растительных продуктах они уходят с отходами.

            Следует учесть, что ряд тяжёлых металлов, таких, как железо и медь, даже в небольших концентрациях, могут вызвать нежелательное окисление продукта.

 

 

 

 

Контрольные вопросы

 

1.      Назначение минеральных веществ и их классификация.

2.      Перечислите макроэлементы продуктов питания и их роль.

3.      Назовите микроэлементы пищевых продуктов и их назначение.

 

 

 

 

Тема 8. «Пищевые кислоты»

 

 

План

 

1. Содержание пищевых кислот в продуктах питания.
2. Значение пищевых кислот в питании человека.
3. Кислотность пищевых продуктов.
4. Основные функции пищевых кислот.
5. Отдельные представители кислот.

 

 

Главная проблема современного питания — излишняя закисленность орга­низма — ацидоз жидких сред. Бо­роться с перекислением нам помогают кислые продук­ты. Натуральные пищевые кислоты: лимонная, уксус­ная, молочная, винная препятствуют развитию гнило­стных и бродильных процессов в кишечнике. Все кис­лоты подавляют деятельность гнилостных микробов, изменяют направление и активность биохимических процессов. Исходя из этого, пищу можно поделить на ощелачивающую и окисляющую.

К ощелачивающей пище относятся овощи, фрукты, кисломолочные продукты. Такая пища очищает орга­низм, создает в нем здоровую среду, оставляет малое количество отходов. К окисляющей пище относятся мясо, рыба, всевозможные консервы.

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

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

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

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

При переработке и хранении продуктов кислотность может изменяться. Так, кислотность капусты, огурцов, яблок и некоторых других овощей и плодов возрастает в процессе квашения в результате новообразования кислот. Кислотность теста увеличивается в процессе брожения, а кислотность молока - при изготовлении, например, кефира, сметаны, простокваши; при этом кисломолочные продукты отличаются новыми свойствами по сравнению с исходным сырьем, а некоторые из них относятся к диетическим.

Кислотность может увеличиваться при хранении готовых продуктов, в результате чего их качество снижается (прокисание столовых виноградных вин, пива, прогоркание жиров и др.). Свежая пшеничная и ржаная мука всегда имеют кислую реакцию, обусловленную содержанием кислых солей, главным образом КН₂РО₄ и Са(Н₂РО₄)₂. В процессе длительного хранения кислотность муки увеличивается вследствие ферментативного распада фосфоглицеридов с образованием жирных кислот и фосфорной кислоты, а также в результате гидролиза жиров на жирные кислоты и глицерин. При повышенной влажности в процессе хранения сахара и муки под влиянием молочнокислых бактерий образуется молочная кислота, которая в дальнейшем при действии соответствующих бактерий может превращаться в пропионовую и уксусную кислоты.

В большинстве растительных объектов обнаружены нелетучие моно- и трикарбоновые кислоты, предельные и непредельные, в том числе гидрокси- и оксокислоты.

В продуктах переработки плодов, например, в мезге, могут быть выявлены летучие кислоты - муравьиная и уксусная.

Кислотность молока и молочных продуктов формируется как за счет молочной кислоты, образуемой в результате биохимических превращений лактозы молока, так и за счет других, содержащихся в молоке кислот и кислых солей, а также кислотных групп казеина.

Названия и формулы некоторых кислот, наиболее часто встречающихся в пищевых продуктах, представлены в табл. 7.1.

 

Основные источники пищевых кислот - растительное сырье и продукты его переработки. Органические пищевые кислоты содержатся в большинстве видов растительных пищевых объектов - ягодах, фруктах, овощах, в том числе в корнеплодах, лиственной зелени. Наряду с сахарами и ароматическими соединениями они формируют вкус и аромат плодов и, следовательно, продуктов их переработки.

Общее представление о разнообразии пищевых кислот в составе растительных объектов иллюстрирует табл. 7.2.

 

 

 

Наиболее типичными в составе различных плодов и ягод являются лимонная и яблочная кислоты. Из числа других кислот часто обнаруживаются хинная, янтарная и щавелевая. К распространенным относятся также шикимовая, гликолевая, фумаровая, глицериновая и винная кислоты.

Концентрации отдельных органических кислот в различных плодах и ягодах неодинаковы. Цитрусовые плоды содержат преимущественно лимонную кислоту и небольшие количества яблочной. Содержание последней в апельсинах составляет 10-25%, в мандаринах - до 20%, в грейпфрутах и лимонах - до 5% по отношению к общей кислотности. В отличие от плодов, в кожуре апельсинов содержится значительное (примерно 0,1%) количество щавелевой кислоты.

Лимонная кислота оказывается основной также в кислотном спектре ананасов, где ее содержание достигает 85%. На долю яблочной кислоты в этих плодах приходится около 10%.

Доминирующей кислотой в составе семечковых и косточковых плодов является яблочная, содержание которой в их кислотном спектре колеблется от 50 до 90%.

В кислых сортах яблок яблочная кислота составляет свыше 90% общей кислотности, в черешне и вишне ее концентрация достигает 85-90%, в сливах (в зависимости от сорта) - от 35 до 90%. В числе других кислот в этих плодах - лимонная и хинная.

Более 90% кислотности приходится на яблочную, лимонную и хинную кислоты в таких плодах как персики и абрикосы, причем соотношение яблочной и лимонной кислот может колебаться в широком диапазоне, что в некоторых случаях связывают с изменением содержания этих кислот в плодах в процессе созревания. Установлено, например, что при созревании персиков количество яблочной кислоты в них значительно возрастает, а лимонной уменьшается.

В отличие от других видов плодов, в винограде основной является винная кислота, составляющая 50-65% общей кислотности. Остаток приходится на яблочную (25-30%) и лимонную (до 10%) кислоты. В процессе созревания винограда содержание яблочной кислоты снижается интенсивнее, чем винной.

В большинстве видов ягод, за исключением винограда, крыжовника, черники и ежевики, преобладает лимонная кислота. Например, в землянике на ее долю приходится 70-90%, в смородине – 85-90%. Содержание яблочной кислоты в этих ягодах – 10-15%. В ежевике 65-85% составляет изолимонная кислота, а в составе крыжовника - 45% яблочной и лимонной и 5-10% шикимовой.

Некоторое количество кислот в плодах и ягодах может находиться в виде солей. Их содержание, например, в лимонах, составляет до 3%, а в отдельных видах груш - 20-30%.

Молочная кислота в отличие от большинства органических кислот в составе плодов и ягод, образуется, очевидно, только микробиологическим путем.

Кислотный спектр овощей представлен, преимущественно, теми же органическими кислотами, соотношение которых колеблется в значительных пределах. Наряду с уже известными, в составе овощей обнаруживаются янтарная, фумаровая, пироглутаминовая и некоторые другие кислоты различного строения. Отличительной особенностью томатов является присутствие в них неорганических кислот - фосфорной, серной и соляной.

В составе молока и молочных продуктов основной органической кислотой является молочная кислота, образование которой связано с биохимическим превращением молочного сахара - лактозы под действием молочнокислых бактерий, происходящим в соответствии с уравнением реакции:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → 4СН₃-СН(ОН)-СООН

При участии в этом процессе гомоферментативных молочнокислых бактерий молочная кислота является практически единственным продуктом реакции. В случае гетероферментативных ароматообразующих молочнокислых бактерий, наряду с молочной появляются уксусная и про-пионовая кислоты, а также другие продукты брожения - этанол, диацетил, этилуксусный эфир.

К группе органических пищевых кислот, в принципе, относятся также аминокислоты, входящие в состав белков, и высшие жирные кислоты, являющиеся структурными компонентами липидов.

Значение пищевых кислот в питании человека определяется их энергетической ценностью (табл. 7.5) и участием в обмене веществ. Обычно они не вызывают дополнительной кислотной нагрузки в организме, окисляясь при обмене веществ с большой скоростью.

Основная функция органических кислот, входящих в состав пищи, связана с участием в процессах пищеварения. К таким функциям органических кислот относятся: -                                                 активация перистальтики кишечника; -                                                 стимуляция секреции пищеварительных соков; -                                                 влияние на формирование определенного состава микрофлоры путем снижения рН среды; -                                                 торможение развития гнилостных процессов в толстом кишечнике.

 

Для различных органических кислот обнаружены некоторые другие эффекты воздействия.

Показано, что отдельные пищевые кислоты, например лимонная, препятствуют образованию в организме канцерогенных нитрозаминов, способствуют снижению риска возникновения и развития онкологических патологий. Лимонная кислота (соответственно, цитрат) способствует также усвоению организмом кальция (ее содержание в костях и зубах составляет 0,5-1,5%), оказывает активирующее или ингибирующее действие на некоторые ферменты. Бензойная кислота обладает антисептическим действием.

Однако, с другой стороны, известно, например, что щавелевая кислота в виде кальциевой соли способна откладываться в суставах или в виде камней - в мочевыводящих путях. Основными пищевыми источниками этой кислоты являются зеленый крыжовник, листья шпината, щавеля и крапивы. В противоположность этому, в процессах, предотвращающих выпадение солей кальция в мочеточниках, важную роль играет цитрат мочевины. Образование комплексов с кальцием и магнием лежит также в основе процесса торможения кровотечения. Винная кислота организмом человека не усваивается.

Кислотность пищевых продуктов.

Кислый вкус пищевого продукта обусловливают ионы водорода, образующиеся в результате электролитической диссоциации содержащихся в нем кислот и кислых солей. Активность ионов водорода (активная кислотность) характеризуется показателем рН (отрицательный логарифм концентрации водородных ионов) Значения рН для некоторых жидких пищевых продуктов представлены в табл. 7.3.

 

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

 

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

-                              биологическую стойкость (например, пива и соков);

-                              активность ферментов;

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

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

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

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

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

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

 

 

 

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

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

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

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

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

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

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

 

Янтарная кислота представляет собой побочный продукт производства

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

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

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

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

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

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

Кислотность имеет большое значение для оценки качества пищевых продуктов. Повышенная кислотность может характеризовать их несвежесть и недоброкачественность. Поэтому в стандартах на многие пищевые продукты (свежее молоко, сметана, пиво, соки, фруктовые воды и др.) указывают нормы содержания кислот.

Лимонную, виннокаменную, яблочную, молочную и уксусную кислоты в небольших количествах используют в кондитерской, безалкогольной, ликеро-водочной и консервной промышленности для улучшения вкуса продуктов. Уксусную, сорбиновую, молочную и бензойную кислоты добавляют к некоторым продуктам в качестве консерванта.

Некоторые органические кислоты обладают способностью подавлять развитие микроорганизмов за счет концентрации водородных ионов или за счет токсичности недиссоциированных молекул либо анионов. Если токсическое действие минеральных кислот связано главным образом с концентрацией водородных ионов, то токсичность органических кислот не пропорциональна степени их диссоциации и обусловлена в основном действием недиссоциированных молекул или анионов.

Общее количество органических кислот недостаточно характеризует вкусовую кислотность продуктов. Кислый вкус зависит главным образом от степени диссоциации кислот, т. е. от активной кислотности. Чем выше концентрация ионов водорода, тем кислый вкус кислоты будет более сильным. Концентрацию ионов водорода выражают в единицах водородного показателя рН, который является отрицательным логарифмом ионов Н ⁺ (рН = log [H ⁺]). Ощущение кислого вкуса увеличивается с понижением значения рН, начиная от 7, которое характеризует нейтральную реакцию.

Растворы различных кислот одинаковой нормальности и, следовательно, с одинаковой титруемой кислотностью могут иметь разную активную кислотность в зависимости от степени -диссоциации кислот.

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

 

 

 

1.      Охарактеризуйте пищевые кислоты и их значение в питании человека.

2.      Приведите примеры содержания пищевых кислот в продуктах питания.

3.      Что вы знаете о кислотности пищевых продуктов?

4.      Дайте характеристику отдельным представителям пищевых кислот.

 

 

 

 

 

Тема 9. «Ферменты»

 

 

План

 

1.  Понятие о ферментах.

2.  Размер молекул. Селективность. Эффективность.

3.  Зависимость от температуры и среды раствора.

4.      Классификация ферментов.

5.      Использование ферментов в промышленности.

 

 

Ферменты, или энзимы, - это органические катализаторы белковой природы, которые ускоряют реакции, необходимые для функционирования живых организмов.

Так как реакции обмена веществ, протекающие в организмах, можно разделить на два типа процессов: синтеза (анаболитические) и распада (катаболитические), то соответственно можно выделить и два типа ферментов.

Сейчас химикам известно более 2000 ферментов. Все они обладают рядом специфических свойств, отличающих их от неорганических катализаторов. 

 

Размер молекул. Понятно, что, будучи по своей природе белками, ферменты должны иметь большие значения молекулярной массы. Действительно. Она может колебаться в пределах от 10⁵ до 10⁷, а это значит, что по своему размеру молекулы ферментов попадают в разряд коллоидных частиц. Это не позволяет отнести их ни к гомогенным, ни к гетерогенным катализаторам.  Остаётся отнести их к особому классу катализаторов.

Селективность. Каждый фермент ускоряет только одну какую-либо реакцию или группу однотипных реакций. Эту их особенность называют селективностью (избирательностью) действия. Она позволяет организму быстро и точно выполнить чёткую программу синтеза нужных ему соединений на основе молекул пищевых веществ или продуктов их превращения. Располагая богатым набором ферментов, клетка разлагает молекулы белков, жиров и углеводов до небольших фрагментов-мономеров (аминокислот, глицерина и жирных кислот, моносахаридов соответственно) и из них заново строит белковые и иные молекулы, которые будут точно соответствовать потребностям данного организма.

Эффективность. Большинство ферментов обладает очень большой эффективностью. Скорость некоторых ферментативных реакций может быть в 10¹⁵ раз больше скорости реакций, протекающих в их отсутствии. Такая высокая активность ферментов объясняется тем, что их молекулы в процессе «работы» очень быстро восстанавливаются (регенерируют). Типичная молекула фермента может регенерировать миллионы раз за минуту. Ферменты, действуя как катализаторы, снижают энергию активации, которая требуется для того, чтобы могла произойти реакция.

 

Зависимость от температуры и среды раствора. Многие ферменты обладают наибольшей эффективностью при температуре человеческого тела, т.е. приблизительно при 37⁰С. Человек погибает при более низких и более высоких температурах не столько из-за того, что его убила болезнь, а в первую очередь из-за того, что перестают действовать ферменты, а следовательно, прекращаются обменные процессы, которые и определяют сам процесс жизни.

Ферменты наиболее эффективно действуют на субстрат при строго определённой среде раствора, при определённых значениях рН.

Фермент желудочного сока пепсин наиболее активен при рН 1,5 – 2, каталаза крови – при рН 7 и т.д.

Кислотность или основность среды физиологических жидкостей определяет биологическую активность клеток организма, которая, в свою очередь, определяется «работой» действующих в них ферментов. Каждая из физиологических жидкостей имеет определённое значение рН, и отклонение от нормы может быть причиной тяжёлых заболеваний.

 

Среда	Значение рН	Возможные отклонения
Кровь Желудочный сок Слёзная жидкость Слюна Спинномозговая жидкость	7,4 1,7 7,7 6,8 7,6	7,25-7,44 0,9-2,0 7,6-7,8 5,6-7,9 7,4-7,8

 

 

В контакт с субстратом вступает лишь очень небольшая часть молекулы фермента, так называемый активный центр. Он включает обычно от 3 до 15 аминокислотных остатков полипептидной молекулы фермента. Высокая специфичность фермента обусловлена особой формой его активного центра, которая точно соответствует форме молекулы вещества катализируемой реакции.

Многие ферменты для проявления активности нуждаются в веществах небелковой природы – так называемых кофакторах. В роли последних могут выступать ионы металлов (цинка, магния, кальция и др.) или молекулы органических соединений; в последнем случае их называют коферментами. Иногда для действия фермента бывает необходимо присутствие как ионов металла, так и кофермента.

 

Как же классифицируют ферменты?

В 1961 г. Была предложена систематическая номенклатура, согласно которой ферменты были поделены на шесть групп в соответствии с общим типом реакции, которую они катализируют. Каждый фермент при этом получил систематическое название, точно описывающее катализируемую им реакцию. Однако эти названия оказались очень длинными и сложными, поэтому каждому ферменту было присвоено тривиальное, рабочее название. В большинстве случаев оно состоит из названия вещества, на которое действует фермент, указания на тип катализируемой реакции и окончания – аза.

 

Классификация ферментов.

 

Классы ферментов	Катализируемая реакция	Примеры ферментов или их групп (даны тривиальные названия)
Оксидоредуктазы	Перенос атомов водорода или электронов от одного вещества к другому	Дегидрогеназа, оксидаза
Трансферазы	Перенос определённой группы атомов – метильной, ацильной, фосфатной или аминогруппы – от одного вещества к другому	Трансаминаза, киназа
Гидролазы	Реакции гидролиза	Липаза, амилаза, пептидаза
Лиазы	Негидролитическое присоединение к субстрату или отщепление от него группы атомов	Декарбоксилаза, фумараза, альдолаза
Изомеразы	Внутримолекулярная перестройка	Изомераза, мутаза
лигазы	Соединение двух молекул в результате образования новых связей	Синтетаза

 

Значение ферментов невозможно переоценить. Только в человеческом организме ежесекундно происходят тысячи и тысячи ферментативных химических реакций. Ферменты играют немаловажную роль и в проведении многих технологических процессов, например, в процессах приготовления пищи, в производстве пищевых продуктов и напитков, фармацевтических препаратов, моющих средств, текстиля, кожи и бумаги.

Некоторые примеры использования ферментов в промышленности

 

Фермент		Промышленность	Использование
Амилазы (расщепляют крахмал)		Пивоваренная	Осахаривание содержащегося в солоде крахмала
		Текстильная	Удаление крахмала, наносимого на нити во время шлихтования
		Хлебопекарная	Крахмал  - глюкоза. Дрожжевые клетки, сбраживая глюкозу, образуют углекислый газ, пузырьки которого разрыхляют тесто и придают хлебу пористую структуру. Хлеб лучше подрумянивается и дольше не черствеет.
Протеазы (расщепляют белки)	Папаин	Пивоваренная	Этапы процесса пивоварения, регулирующие качество пены
		Мясная	Умягчение мяса. Этот фермент довольно устойчив к повышению температуры и при нагревании мяса какое-то время продолжает действовать. Потом он, конечно, инактивируется
		Фармацевтическая	Добавки к зубным пастам для удаления зубного налёта
	Фицин	Фотография	Смывание желатина с использованной плёнки для того, чтобы извлечь находящееся в нём серебро
	Пепсин	Пищевая	Производство «готовых» каш
		Фармацевтическая	Препараты, способствующие пищеварению
	Реннин	Сыроделие	Свёртывание молока
	Бактериальные протеазы	Стирка белья	Стиральные порошки с ферментными добавками
		Кожевенная	Отделение волоса – способ, при котором не повреждается ни волос, ни шкура
		Текстильная	Извлечение шерсти из обрывков овечьих шкур
		Пищевая	Получение белковых гидролизатов
Глюкозооксидаза		Пищевая	Удаление глюкозы или кислорода
Каталаза		Пищевая	Удаление пероксида водорода
		Резиновая	Получение (из пероксида водорода) кислорода, необходимого для превращения латекса в в губчатую резину
Целлюлазы		Пищевая	Осветление фруктовых соков
Пектиназы

 

 

 

 

Контрольные вопросы.

 

1.      Что такое ферменты? Какова их химическая природа?

2.      Чем отчается действие ферментов от действия неорганических катализаторов?

3.      Перечислите факторы, которые влияют на скорость ферментативной реакции?

4.      При какой температуре ферменты проявляют наибольшую активность: 26, 36⁰, 56⁰С?

5.      Как классифицируют ферменты и как образуются их тривиальные названия?

6.      Назовите области применения ферментов в промышленности.

 

Задачи.

1.      Лимонную кислоту в промышленности получают при микробиологическом (ферментативном) брожении раствора глюкозы согласно уравнению

 

2С₆Н₁₂О₆  +  3О₂  →  2С₆Н₈О₇  +  4Н₂О

                                   лимонная кислота

Сколько килограммов лимонной кислоты при выходе 62% от теоретически возможного можно получить из 520кг 15% раствора глюкозы?

 

 

Тема 10. «Составление рационального питания»

 

 

План.

1.      Основные принципы рационального питания.

2.      Первый принцип – баланс энергии.

3.      Второй принцип – количество и соотношение пищевых продуктов.

4.      Третий принцип – режим питания.

 

 

 

 

Под рациональным питанием понимают соблюдение трёх основных принципов питания:

1.      Равновесие между поступающей с пищей энергией и энергией, расходуемой человеком во время жизнедеятельности, иначе говоря, баланс энергии.

2.      Удовлетворение потребности организма человека в определённом количестве и соотношении пищевых веществ.

3.      Соблюдение режима питания(определённое время приёма пищи и определённое количество пищи при каждом приёме).

Соблюдая эти принципы, необходимо иметь в виду два обязательных условия:

Ø  рациональная кулинарная обработка продуктов, максимально сохраняющая пищевые вещества;

Ø  соблюдение санитарно-гигиенических правил приготовления и хранения пищи.

Первый принцип рационального питания – баланс энергии. Вся необходимая организму человека энергия поступает из пищи. Большая часть продуктов (углеводы, жиры) превращается в тепло (энергию), углекислый газ и воду. Белки сгорают в организме не полностью.

            В настоящее время считается, что 1 г белков пиши даёт 4 ккал, 1 г жиров – 9, а 1 г углеводов – 4 ккал.

            Т.о., зная химический состав пищи, легко подсчитать, сколько энергетического материала получает человек в сутки. В нашей стране выпущены специальные таблицы химического состава основных пищевых продуктов, по которым можно рассчитать калорийность любого блюда, любого меню, любой диеты.

 

Продукт	Энергетическая ценность, ккал
Хлеб ржаной	170
Хлеб пшеничный	240
Сахар	379
Яблоки	39
Борщ	270
Котлеты говяжьи	220

 

Закон сохранения энергии является абсолютным, он действует и в живом организме.

            При кратковременном недостатке калорийной пищи организм частично расходует запасные вещества, главным образом жир и углеводы. При длительном недостатке энергетически ценной пищи организмом расходуются не только резервные углеводы и жиры, но и белки, что в первую очередь ведёт к уменьшению массы скелетных мышц. В результате происходит ослабление организма.

            Однако при длительном избыточном потреблении калорийной пищи часть жиров и углеводов не используется организмом непосредственно, а откладывается в виде подкожного жира в жировых клетках. Следствием этого являются увеличение массы тела, а затем и ожирение.

            Следовательно, необходима «золотая середина». Специалисты установили, что имеются три пути энергозатрат в организме:

-   основной обмен (минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя);

-   специфическое динамическое действие пищи (энергия расходуется на переваривание пищи);

-   мышечная деятельность (физическая деятельность оказывает влияние на на величину обмена энергии).

Следовательно, для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека нужно создать относительное равновесие между энергией, которую человек получает с пищей, и энергией, которую он расходует.

Удовлетворение потребности в основных пищевых веществах. Население земного шара использует в пищу тысячи разнообразных продуктов, и ещё большим разнообразием отличаются блюда, приготовленные из них. При этом всё многообразие продуктов питания складывается из различных комбинаций пищевых веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды. Белки, жиры и углеводы выполняют преимущественно роль поставщиков энергии, тогда как жиры и особенно белки кроме снабжения организма энергией являются ещё и необходимым материалом для пластических целей, т.е. для постоянно протекающих процессов обновления клеточных и субклеточных структур.

      К настоящему времени выяснено, что оптимальным в рационе практически здорового человека является соотношение белков, жиров и углеводов, близкое к 1 к 1,2 к 4. Это соотношение наиболее благоприятно для максимального удовлетворения как пластических, так и энергетических потребностей организма человека.

      Однако сами по себе белки, жиры и углеводы имеют разный состав. Белок. Который содержал бы все незаменимые и заменимые аминокислоты в оптимальном соотношении в природе не встречается. Однако белки животного происхождения. Содержащиеся в мясе, рыбе, птице, яйцах, молоке и молочных продуктах, считаются полноценными, потому что незаменимых кислот в них столько же как в идеальном белке. В повседневной жизни человек использует смесь белков.

Весьма важное значение имеют растительные жиры, так они содержат в большом количестве полиненасыщенные жирные кислоты, а также фосфолипиды, необходимые для обновления клеток и внутриклеточных структур. Желательно, чтобы растительные жиры составляли в пищевом рационе человека не менее 30% общего количества жиров.

Углеводная часть пищевого рациона человека (365-400 г)состоит преимущественно из крахмала, но включает целлюлозу, моно и дисахариды. Потребление сахара и кондитерских изделий неуклонно возрастает, что становится опасным для здоровья, так как сахароза быстро расщепляется в желудочно-кишечном тракте до глюкозы и фруктозы, которые легко всасываются в кровь секрецию инсулина.

            В рацион взрослого человека обязательно должны входить так называемые пищевые волокна и прежде всего такие растительные волокна, как пектин и клетчатка. Растительные волокна улучшают моторную функцию желудочно-кишечного тракта, способствуют ликвидации застойных явлений в кишечнике.

            Велика потребность человека в витаминах.

            Обычный набор пищевых продуктов, включающий достаточное количество овощей, фруктов, хлеба и молока, как правило, удовлетворяет потребности организма человека во всех необходимых ему минеральных веществах.

            Потребность в пищевых веществах в различные периоды жизни. Питание человека существенно меняется в различные периоды жизни, что связано с изменениями физиологических функций и обмена веществ в организме.

            Разнообразие пищи – залог здоровья. В природе не существуют продукты, которые содержали бы все необходимые человеку компоненты. Поэтому только комбинация разных продуктов лучше всего обеспечивает организму доставку с пищей необходимых ему пищевых веществ.

Режим приёма пищи. У многих людей режим питания регулируется аппетитом. В основу режима питания положены четыре основных принципа:

ü  регулярность питания, т.е. приёмы пищи в одно и тоже время суток;

ü  дробность питания в течении суток;

ü  максимальное соблюдение рационального питания при каждом приёме пищи;

ü  наиболее физиологическое распределение количества пищи по её приёмам в течение дня.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Что понимают под рациональным питанием?

2.Сформулируйте своё понимание баланса энергии.

3.Что вы понимаете под количеством и соотношением пищевых продуктов?

4.Ваш режим питания.

 

 

 

Тема 11. «Пищевые добавки»

 

 

План.

 

1.      Вещества, улучшающие внешний вид продукта.

2.      Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов.

3.      Природные токсиканты и загрязнители.

 

 

В пищевой промышленности применяется большая группа веществ, объединяемая общим термином пищевые добавки. В большинстве случаев под этим понятием объединяют группу веществ природного происхождения или получаемых искусственным путём, использование которых необходимо для усовершенствования технологии, получения продуктов специального назначения, сохранения требуемых или придания новых, необходимых свойств, повышения стабильности и улучшения органолептических свойств пищевых продуктов.

            Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они, даже при длительном использовании, не угрожают здоровью человека. Обычно пищевые добавки разделяют на несколько групп: вещества, улучшающие внешний вид продуктов,; вещества, изменяющие консистенцию; ароматизаторы; подслащивающие вещества и вкусовые добавки; вещества, повышающие сохранность продуктов питания и увеличивающие сроки их хранения.

Вещества, улучшающие внешний вид продуктов.

Пищевые красители. Потребители давно привыкли к определённому цвету пищевых продуктов, связывая с ним качество. Для придания пищевым продуктам и полуфабрикатам различной окраски используют природные (натуральные) и синтетические (органические и неорганические) красители. Наиболее широко их применение при производстве кондитерских изделий, напитков, маргарина, некоторых видов консервов и т.д.

Цветорегулирующие материалы. К ним относятся соединения, изменяющие окраску продукта в результате взаимодействия с компонентами пищевого сырья и готовых продуктов. Нитрат и нитрит калия применяют при обработке (посоле) мяса и мясных продуктов для сохранения красного цвета.

Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов. К этой группе относятся вещества, меняющие консистенцию: загустители, желе и студнеобразователи, пищевые ПАВ, стабилизаторы, разрыхлители.

Подслащивающие вещества (мёд, соки и плоды растений – сахароза). В настоящее время используют сахарозаменители.

Консерванты. Добавлением консервантов удаётся замедлить или предотвратить развитие микрофлоры: бактерий, плесеней, дрожжей и других микроорганизмов, а следовательно продлить сохранность продуктов питания.

Пищевые антиокислители. Это вещества, которые замедляют окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов.

Ароматизаторы. Это вещества, усиливающие вкус и аромат, которые вносятся в пищевые продукты с целью улучшения их органолептических свойств.

Природные токсиканты и загрязнители.

Все пищевые вещества полезны здоровому организму в оптимальных количествах и оптимальном соотношении. Но в пище всегда имеются микрокомпоненты, которые в относительно повышенных количествах вызывают неблагоприятный эффект. К ним относятся природные токсиканты, которые при определённых условиях могут вызвать токсический эффект «загрязнители» - токсичные вещества, поступающие в пищу из окружающей среды вследствие нарушения технологии выращивания (кормления для животных), производства или хранения продуктов или других причин.

Пищевая аллергия.

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы.

 

1.      Назначение пищевых добавок.

2.      Назовите виды веществ, улучшающих внешний вид продуктов питания и в чём их назначение.

3.      Назовите виды веществ, изменяющих структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов.

4.      Что вы знаете о природных токсикантах и загрязнителях?

 

 

 

 

 

Литература

1.     Нечаев А.П, Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др.под редакцией А.П. Нечаева. Пищевая химия. - СПб.: ГИОРД, 2011.

2.     Рогов И.А. , Антипова Л.В., Дунченко Н.И. Химия пищи. Колос С, 2009.

 

3.     Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности  пищевых продуктов. (Санитарно- эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.3.2.. 1078-01).- Москва.: ФГУП “ИнтерСЭН”, 2012.

4.     Матюхина З.П. Основы физиологии питания, гигиены и санитарии. -М.: АСАДЕМАИРПО, 2010.

5.     Нечаев А.П. , Траубенберг С.Е., Попов М.П. и др. Пищевая химия: Курс лекций: в 2 ч. - М.: МГУПП, 2009.

 

     Интернет ресурсы

1.     http://www.tvscience.ru/2011/01/18/eda-bez-ximii-ili-istoriya-s-edoj/

2.     http://ua.bookfi.org/book/635552

 3.  http://www.chemistry.narod.ru/Pisha.htm

 4.  http://dony.ru/book/152655-himiya-pischi.html