Лупинская С.М. Химия пищи - файл n1.doc

приобрести
Лупинская С.М. Химия пищи
скачать (1577.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1578kb.05.06.2012 08:32скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5
ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт

пищевой промышленности


Лупинская С.М.

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
«ХИМИЯ ПИЩИ»

Кемерово 2009 г.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
В соответствии с государственным стандартом подготовки специалистов по спе­циальности « Технология молока и молочных продуктов » пищевая химия является обязательной дисциплиной. Она базируется на знаниях студентов, полученных при изучении предмета химии (неорганической, органической, аналитической, физиче­ской, биологической), обобщает их и систематизирует. В то же время пищевая хи­мия является основой для изучения специальных технологических дисциплин ка­федры.

В основе производства пищевых продуктов лежат превращения основных компо­нентов пищи - воды, белковых веществ, липидов, углеводов, солей и витаминов. В связи с этим в курсе «Пищевая химия» значительное место отведено изучению и рассмотрению химической природы, пищевой ценности и изменению компонентов пищи в процессе хранения и переработки.

Пищевая химия опирается на положения науки о питании и принципы рацио­нального питания, изучает основные биохимические процессы при пищеварении, роль отдельных нутриентов в организме человека.

Современные тенденции развития пищевой промышленности и экологические проблемы делают необходимым включение в курс пищевой химии разделов об ос­новных группах пищевых добавок и посторонних веществ в продуктах.

В результате изучения теоретического курса пред­мета студент должен знать:



1 Пища человека – важнейшая социальная и экономическая проблема общества
Питание является важнейшим фактором, который определяет здоровье человека, правильно питание способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, созданию условий для повышения способности организма противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды, нормальному росту и развитию детей.

В нашей стране, не смотря на сложную экономическую ситуацию, проблемам здорового питания придается государственный статус. На состоявшемся 31 октября 1997 г совместном заседании коллегий Министерства науки и технологии Российской Федерации и президиумов Российской академии медицинских наук и Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) была разработана концепция государственной политики здорового питания населения России на период до 2005 года.

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

Цель государственной политики в области здорового питания – сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, которые обусловлены отклонениями от нормального питания у детей и взрослых.

Основной задачей государственной политики в области здорового питания является создание экономической, законодательной и материальной базы, обеспечивающей:


Современная наука о питании базируется на знаниях большего числа фундаментальных и прикладных дисциплин. В ее основе лежат труды видных отечественных и зарубежных ученных в области биохимии, физиологии и гигиены питания: А.А.Покровского, В.А.Шатерникова, М.Н.Волгарева, В.А.Тутельяна, И.М.Скурихина, В.Б.Спиричева, Н.Г.Богданова, В.Эйхлера, В.Ван-Желен и многих других.
2 Основные термины, определения и понятия
Пищевая ценность – общее понятие, отражающее всю полноту полезных свойств пищевого продукта, включая степень обеспечения потребности человека в основных пищевых веществах, энергии и органолептические достоинства. Характеризуется химическим составом пищевого продукта с учетом его потребления в общепринятых количествах.
Биологическая ценность – показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка.
Энергетическая ценность – количество энергии в килокалориях, высвобождаемой из пищевого продукта в организме человека, для обеспечения его физиологических функций.
Биологическая эффективность – показатель качества жировых компонентов продукта, отражающий содержание в них полиненасыщенных (незаменимых) жирных кислот.
Физиологическая потребность – объективная величина, определяемая природой и независящая от человеческих знаний, ее нельзя нормировать и рекомендовать.
Рекомендуемая норма потребления устанавливается на основании изучения физиологической потребности. Рекомендуемая норма потребления пищевых веществ должна учитывать индивидуальные физиологические потребности отдельных людей. Согласно определения ФАО/ВОЗ “рекомендуемые количества потребления … являются такими количествами, которые достаточны для поддержания нормального здоровья почти у всех людей”.
Пищевая плотность рациона – характеризуется количеством незаменимых пищевых веществ в 1000 ккал. Повысить пищевую плотность рациона можно путем производства низкокалорийных продуктов повышенной пищевой ценности, обогащенных незаменимыми нутриентами.
3 Пища и ее состав. Основные компоненты пищи, их характеристика
Все вещества, которые могут быть обнаружены в пищевых продуктах, в обобщенном виде подразделяются на три основных класса:

Макронутриены (от лат. «нутрицио» - питание) – класс главных пищевых веществ, представляющих собой источники энергии и пластических (структурных) материалов; присутствуют в пище в относительно больших количествах (более 1г.). Представителями этого класса являются белки, углеводы и жиры.

Микронутриенты – класс пищевых веществ, оказывающих выраженные биологические эффекты на различные функции организма; содержатся в пище, как правило, в небольших количествах (мили- и микрограммах). Класс микронутриентов объединяет витамины, предшественники витаминов и витаминоподобные вещества, а также минеральные вещества.

Помимо этих биологически активных компонентов пищи, к классу микронутриентов (по Покровскому А.А.) относят пищевые вещества, выделенные из отдельных групп макронутриентов. В их число входят полиненасыщенные жирные кислоты, Фосфолипиды, некоторые аминокислоты, отдельные олигосахариды и др.

В третий класс непищевых веществ выделены вещества, обычно содержащиеся в пищевых продуктах, но не используемые организмом в процессе жизнедеятельности. К таким веществам относятся различные пищевые добавки (ароматизаторы, красители, консерванты и т.д.) ядовитые вещества и т.п.
3.1 Вода в сырье и пищевых продуктах


Вода является необходимым условием жизни и входит в состав всех пищевых продуктов и материалов.

Известный венгерский биолог Сент-Дьердьи пишет: «Странное вещество – вода … Она обладает свойствами капризно изменять молекулярную структуру… Вода не только мать, но и матрица жизни»

Часто мы рассматриваем воду просто как безвредную инертную жидкость, удобную для практического использования в разных целях. Хотя в химическом отношении вода весьма устойчива, она ``представляет собой вещество с довольно необычными свойствами. Вода и продукты ее ионизации – ионы Н+ и ОН- оказывают очень большое влияние на свойства многих важных компонентов клетки, таких как ферменты, белки, нуклеиновые кислоты и липиды. Например, каталитическая активность ферментов в значительной мере зависит от концентрации ионов Н+ и ОН- . Гидратацию также можно рассматривать как химическую реакцию между ионом и водой.

Молекулы воды в пространстве ориентированы определенным образом. Каждая молекула воды тетраэдрически координирована с четырьмя другими молекулами воды, благодаря водородным связям (рис.1)

Способность воды образовывать трехмерные водородные связи, для разрушения которых необходима дополнительная энергия, объясняет необычные свойства воды. Например, высокие значения теплоемкости, точек плавления и кипения, поверхностного натяжения.

3.1.1 Значение воды для организма человека
Вода является главным компонентом организма человека. Тело человека на 2/3 построено из воды. Особенно богаты водой ткани молодого организма. С возрастом количество воды постепенно уменьшается: в теле новорожденного ребенка содержится 70%, в теле зрелого человека 60%, к старости количество воды снижается еще больше. Многие ученые считают одной из причин старения организма - понижение способности коллоидных веществ тела, особенно белков, связывать большое количество воды.

В разных тканях тела содержание воды неодинаково. Она входит в состав костей и зубов – 10-20 %, в сердце и легких и головном мозге – около 80 %, в мышцах – 76 %, в лимфе – около 96 %.

Вода распространена в организме между двумя основными пространствами: внутриклеточным (внутриклеточная жидкость) внеклеточным (внеклеточная жидкость) – плазма, лимфа. Вода свободно диффундирует между этими пространствами, тогда как движение растворенных в ней веществ строго регламентируется.

Вода выполняет в организме следующие функции:

Важная роль воды в биологических системах обусловлена способностью ее молекул, образовывать множественные водородные связи. Они объясняют особые химические и физические свойства воды (точка кипения и замерзания, высокая диэлектрическая проницаемость, универсальность как растворителя, способность образовывать ионы Н+ и ОН-).

Организм строго регулирует содержание воды в каждом органе и каждой ткани. Постоянство внутренней среды человеческого тела является одним из главных условий нормальной жизнедеятельности.

При недостатке воды в организме происходит некоторое сгущение крови. Это отрицательно сказывается на снабжении организма кислородом и пищевыми веществами, затрудняется работа почек, ухудшается работа мозга. При избытке воды в организме усиливается работа почек, с большой перегрузкой работает сердце, так как увеличивается объем крови.

Потеря организмом 10 % воды вызывает прекращение мочеотделения, а при потере 20 % воды человек погибает.

Суточная потребность человека в воде составляет примерно 40 г на каждый килограмм массы его тела (в среднем 2,5 л), у детей грудного возраста значительно выше 120-150 г.

Содержание воды в организме определяется равновесием между ее поступлением и выходом. Основная часть воды поступает с питьем (1,3 л) и пищей (0,85 л), меньшая ее часть (0,35 л) образуется при обмене веществ (в результате метаболических процессов). При окислении 1г глюкозы образуется 0,6г воды, 1г жира – 1г воды, 1г белка – 0,4г воды. Таким образом, наибольшее количество воды освобождается при окислении жиров.

Некоторые животные, например верблюды, при длительном пребывании в пустыне используют окисление резервного жира в качестве дополнительного источника воды. Способность организма перерабатывать жиры в воду используют врачи при борьбе с тучностью, когда рекомендуют ограничивать количество выпиваемой жидкости, в результате чего интенсивно протекает распад жиров и быстрее уменьшается масса тела.

Соблюдение рационального водного режима является важным условием сохранения здоровья.


3.1.2 Вода как составная часть пищевых продуктов
Вода является важнейшим компонентом пищевых продуктов. В состав молока она входит в количестве 85-89%, творога – 65-80%, сыра – 40-50%, сухих молочных продуктов – 3-6%.

Учитывая, различное содержание влаги в пищевых продуктах, принята следующая систематизация по этому показателю: первая группа – продукты с высокой влажностью (массовая доля влаги > 40%); вторая группа со средней или промежуточной влажностью (массовая доля влаги – 10-40%); третья группа – продукты низкой влажности, составляющей менее 20 %.

В первой группе большая часть воды находится в свободном состоянии, т.е. не связана с компонентами продуктов. В продуктах второй группы уже большая часть воды связана с компонентами их сухих веществ. В продуктах третьей группы почти вся вода находится в прочной связи с компонентами сухого вещества.

Массовая доля влаги в пищевом продукте оказывает влияние на его калорийность и длительность хранения. Чем больше влаги в продукте, тем ниже его калорийность и меньше срок хранения.

Пищевые продукты представляют собой многокомпонентные системы, в которых влага, связана с твердым скелетом. Обычное деление на связанную и свободную влагу носит условный характер. Почти вся вода пищевых продуктов находится в связанном состоянии, но удерживается компонентами с различной силой. Различают три формы связи воды с компонентами пищевых продуктов: химически связанную, физико-химически связанную и физико-механически связанную влагу.

Химически связанная вода (в виде гидроксильных ионов или заключенная в кристаллогидраты) – наиболее прочно связанная вода. Она может быть удалена из продукта только прокаливанием или путем химического взаимодействия. В молочных продуктах такая вода входит в состав лактозы С12Н22О11Н2О.

Физико-химически связанная вода. различают адсорбционную и осмотически связанную воду:

Адсорбционная вода входит в состав гидрофильных коллоидов, прочно удерживается на поверхности раздела коллоидных частиц (рис.3.1.). Перед удалением из продукта она должна быть превращена в пар. Она не растворяет органические вещества, минеральные соли, замерзает при температуре t= 71ОС.

Осмотическая влага находится в микропространствах, образованных мембранами клеток. Во время сушки удаляется раньше, чем абсорбционная влага.

Физико-механически связанную воду делят на капиллярную и микрокапиллярную воду. Эта влага представляет собой растворы, содержащие органические и минеральные вещества продукта. Энергия связи с сухими веществами уже наименьшая. Она быстрее всех удаляется при высушивании и выпаривании.


3.1.3 Активность воды и стабильность пищевых продуктов
П
од показателем активности воды понимают отношение давления водяного пара на поверхности продукта, к давлению пара над водой:
Показатель aw характеризует доступность воды для микроорганизмов. Поэтому чем выше aw в продукте, тем наиболее вероятна жизнедеятельность тех или иных видов микрофлоры.
По активности воды все продукты делят на:

В продуктах с низкой влажностью микробиологические процессы не протекают, они сохраняют свои качества длительное время. Однако при хранении в таких продуктах могут наблюдаться потеря витаминов, окисление жиров, не ферментативное потемнение. В продуктах с высокой влажностью хорошо развиваются все виды микроорганизмов, и они очень быстро подвергаются порче. В продуктах с промежуточной влажностью преобладают микробиологические и ферментативные процессы. В них наиболее вероятно развитие дрожжей, плесеней и некоторых видов бактерий. Чтобы снизить развитие микрофлоры в продукте следует снижать активность воды. Одним из путей снижения активности воды в продукте является введение в него гидрофильных добавок (сахара, соли).
Контрольные вопросы

  1. Какова роль воды для человеческого организма?

  2. Каким образом регулируется содержание воды в организме человека?

  3. Какие Вы знаете формы связи влаги с сухим веществом продукта?

  4. Что характеризует показатель активности воды и от чего он зависит?

  5. Назовите свойства свободной и связанной воды.



3.2 БЕЛКИ В СОСТАВЕ ПИЩИ

3.2.1 СОСТАВ И СТРОЕНИЕ БЕЛКОВ
Белками называют высокомолекулярные природные полимеры. Количество аминокислот в составе белков может достигать нескольких тысяч.

Аминокислоты - это органические соединения по меньшей мере с двумя функциональными группами: NH2-аминогруппа, СООН - карбоксильная группа. Боковая группа (R) аминокислот может иметь различное строение. У одних аминокислот группа R неполярная углеводородная цепь (глицин, аланин) или ароматическое кольцо (фенилаланин), у других в её состав входят полярные группы - NH2 (лизин), COOH (глютаминовая кислота), SH (цистеин) и др.

В природе встречается около 150 различных аминокислот, среди них выделяют 20 протеиногенных, которые входят в состав белков.

В построении белков участвуют -аминокислоты, в молекуле которых аминогруппа расположена у соседнего с карбоксильной группой атома углерода. В молекуле белка -аминокислоты связаны между собой пептидными связями. Пептидная связь в белках образуется в результате конденсации карбоксильной группы одной аминокислоты с аминогруппой другой аминокислоты.

Первичная структура белка-это последовательность соединений аминокислотных остатков в полипептидной цепи (белковой цепочке) она специфична для каждого белка.Учитывая число возможных аминокислотных комбинаций, разнообразие белков практически безгранично, но не все они встречаются в природе.

Вторичная структура. Пространственное взаимное расположение аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Различают - структуру или в виде спиралей винта и -структуру в виде складок.Поддерживается за счет водородных и дисульфидных мостиков.H…О, S-S

Третичная структура. Полипептидные цепочки с определенной вторичной структурой могут по - разному располагаться в пространстве. Это остранственное расположение получило название третичной структуры. По характеру третичной структуры белковой молекулы различают глобулярные или шаровидные и фибрилярные или нитевидные белки.

В образовании этой структуры участвуют водородные связи и гидрофобные или ван-дервальсовы силы.

В ряде случаев отдельные субъединицы белка образуют непрочно связанные друг с другом ассоциаты. Так образуется четвертичная структура белка

По степени сложности белки делят на простые (протеины) и сложные (протеиды).

Простые белки состоят только из остатков аминокислот и содержат только 4 элемента C,О,N,Н.

Сложные белки состоят из белковой и небелковой групп, содержат металлы, жиры, углеводы, фосфаты и др.

Протеины по растворимости в отдельных растворителях классифицируются на :

а) альбумины- белки растворимые в воде -

белок яйца,крови,молочной сыворотки;

б) глобулины растворимые в водных растворах соли ~10% сывороточные белки молока, крови, фазеолин фасоли

в) проламины растворимые в растворах спиртов 60-80% белки ржи, пшеницы, кукурузы

г) глютелины растворимые в растворах щелочей

казеин молока, белки пшеницы, риса

Протеиды

Нуклеопротеиды содержат нуклеиновые кислоты, присутствуют в клеточных ядрах.

Фосфопротеиды содержат остатки фосфорной кислоты, присутствуют в казеине.

Липопротеиды содержат липиды, встречаются в оболочках жировых шариков, мембранах клеток в протоплазме.

Гликопротеиды содержат углеводы, встречается в казеине молока, в семенах фасоли.

Металлопротеиды- содержат металлы (Fe, Cu,Co и др.) присутствуют в гемоглобине крови, встречается в ферментах (пероксидаза).


      1. ЗНАЧЕНИЕ БЕЛКОВ ДЛЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА


Белки играют ключевую роль в клетке, присутствуют в виде

главных компонентов в любых формах живой материи. Без белков невозможно представить себе жизнь. Именно в этом смысле сохраняет свое значение опреде- ление Ф.Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел». Белки выполняют многочисленные биологические функции. В соответствии с выполняемыми функциями белки классифицируют следующим образом.

  1. Белки – ферменты выполняют каталитическую функцию.

  2. Структурные белки выполняют опорную функцию, скрепляя биологические структуры и придавая им прочность.

  3. Транспортные белки, т.е. участвующие в переносе различных веществ, ионов и др. К ним относят гемоглобин, сывороточный альбумин, липопротеин (транспорт липидов)

  4. Пищевые или запасные белки. В эту группу входят яичныйбелок, казеин молока, ферритин («депо» железа в селезенке), глиадин пшеницы, зеин ржи.

  5. Сократительные и двигательные белки наделяют клетку или орган

способностью сокращаться, изменять форму или передвигаться (миозин, липиды)

6) Защитные помогают организму преодолевать патологические состояния или бороться с возбудителями заболеваний. Это иммуноглобулины, лизоцим, антитела, лейкоциты.

  1. Регуляторные белки участвуют в системе регуляции клеточной или физиологической активности (гормон инсулин).


Значение белков определяется не только многообразием их функций, но и их незаменимостью другими пищевыми веществами. В организме человека под влиянием ферментов протеиназ и пептидаз белки пищи расщепляются до свободных аминокислот.

протеиназа пептидаза

белок пептиды аминокислоты
Аминокислоты всасываются в кровь, разносятся по всем органам и расходуются на обновление белков организма.
Нарушение деятельности пищеварительного тракта приводит к попаданию в кровь пептидов. Для человека они чужеродны, в результате может возникнуть пищевая аллергия.

Пищевая ценность белка обуславливается

  1. аминокислотным составом;

  2. усвояемостью

Некоторые аминокислоты легко образуются в организме из других кислот, но есть так называемые незаменимые амино-кислоты, которые должны поступать с пищей (человеческий организм не способен их синтезировать).

Аминокислотный состав белков прежде всего характеризуется содержанием незаменимых аминокислот. Биологическая ценность белка характеризуется показателем аминокислотный скор , который показывает отношение содержания какой-либо незаменимой аминокислоты к ее содержанию в «идеальном» белке.

Наиболее близки к идеальному белку животные белки. Большинство растительных белков имеет недостаточное содержание одной или даже двух-трех незаменимых аминокислот.

Учитывая,что растительные белки менее полноценны, необходимо потреблять больше продуктов животного происхождения. В рационе человека животные белки должны составлять 55% от общего белка.

Животные белки лучше усваиваются организмом человека, чем растительные. Например: белки яиц и молока на 96%, белки хлеба на 85%, картофеля и бобовых на 70%. Это объясняется содержанием в растительных продуктах клетчатки, которая снижает усвояемость компонентов пищи.

Недостаток белка серьезно сказывается на состоянии организма. У детей замедляется рост, задерживается умственное развитие, нарушается образование костей, увеличивается предрасположенность к анемии, рахиту.

У взрослых людей при нехватке белка нарушается обмен веществ, снижается сопротивляемость инфекциям.

Однако избыток белка в питании так же отрицательно влияет на организм : нарушается деятельность печени и почек, возможно ожирение и возникает перевозбуждение нервной системы.

Каждая аминокислота в организме выполняет определенную функцию. Например:

3.2.3Основные технологические свойства белков

Наиболее важными технологическими свойствами белков являются гидратация, денатурация и пенообразование.
Гидратация.

Белки обладают способностью связывать воду, т.е. проявляют гидрофильные свойства. Гидрофильность белков обусловлена наличием на поверхности

мицелл, заряженных частиц: NH2+ , COOЇ,POЇ4, OHЇ . В изоэлектрической точке (и.э.т.) заряд на поверхности мицеллы белка равен нулю, и поэтому белок теряет способность удерживать воду. При получении сыра и творога молоко подкисляют до и. э. т. казеина 4,6-4,7, образуется сгусток, который легко отдаёт воду с растворёнными веществами (сыворотку).

Гидрофильность белков зависит от структуры белка (сывороточные белки более гидрофильны чем казеины), от рН среды, от присутствия солей.

Связывая воду, белки набухают, увеличивается их масса и объем. Набухание - это самопроизвольный процесс поглощения низкомолекулярного растворителя высокомолекулярным веществом. Этот процесс сопровождается увеличением массы и объёма полимера. Причиной набухания является диффузия молекул растворителя в высокомолекулярное вещество. Между молекулами полимера обычно имеются небольшие пространства, размер которых соизмерим с размерами молекул растворителя. Благодаря этому молекулы низкомолекулярной жидкости достаточно быстро проникают между макро молекулами, раздвигая сетку белка







Н2О



Н2О




-Н2О +Н2О
Рис.3.2. Схема набухания белка и синерезиса
При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы, называемые студнями. Студни не обладают текучестью, они упруги, обладают пластичностью, способны сохранять форму.

Гидрофильные свойства белков имеют большое значение в пищевой промышленности. От гидрофильных свойств белков зависят структурно-механические свойства молочных сгустков, их способность отдавать влагу, а так же консистенция готовых продуктов. В плавленых сырах белок имеет более высокие гидрофильные свойства, чем в натуральных сырах, за счёт введения солей-плавителей, поэтому консистенция у них более мягкая, пластичная, даже мажущаяся.
Денатурация – сложный процесс, при котором происходит изменение нативной пространственной структуры белка, т.е. изменение четвертичной, третичной и вторичной структуры макромолекулы белка. Первичная структура и химический состав белка при этом не меняются.










Мицелла белка отдельные субмицеллы












Нативная форма хаотический клубок


Рис 3.2. Схема денатурации белка


Денатурация происходит под воздействием внешних факторов: температура, механическое воздействие, химические реагенты.

При денатурации изменяются физические и химические свойства белка (его влагоудерживающая способность, растворимость), меняется форма белковой молекулы, происходит их агрегирование, изменяется биологическая ценность и прежде всего усвояемость белка.

Большое практическое значение в пищевой промышленности имеет тепло-

вая денатурация. Белки зерна и других растений после тепловой обработки становятся более доступными для пищеварительных ферментов. В некоторых случаях, наоборот белки вступают в реакцию с другими компонентами пищи и образуют комплексы, которые трудно перевариваются.

Умеренная тепловая обработка не вызывает изменения аминокислот и несколько улучшает переваривание за счёт денатурации и инактивации ингибиторов ферментов. Это относится к сывороточным белкам и растительным белкам (белки злаковых, гороха, фасоли). Казеин сырого молока характеризуется рыхлой структурой и поэтому обладает высокой степенью перивариваемости без предварительной денатурации. Длительная высокотемпературная обработка может привести к снижению его биологической ценности.


Пенообразование - способность белков образовывать высококонцентрированные системы жидкость-газ. Такие системы называются пенами.

Образование пенообразующей структуры белками возможно в связи с их способностью понижать поверхностное натяжение на грани раздела жидкость-газ.

Хорошие пенообразующие свойства имеют белки яиц, казеинаты и некоторые растительные белки.

Пены образуются при интенсивном механическом воздействии: встряхивании, сбивании, перекачивании, перемешивании и кипении. При выработке масла методом сбивания перед появлением масляных зёрен образуется крупноячеистая пена.

В некоторых случаях образование пены является нежелательным процессом. Например: при перекачивании или наполнении ёмкостей пена легко переливается через край и с ней теряются сухие вещества. При выпаривании обезжиренного молока и сыворотки в вакуум-выпарной установке происходит сильное пенообразование, это затрудняет ведение процесса. В данном случае используют пеногасители .

Гидролиз белков. Важное значение в пищевой технологии имеет расщепление белков под действием ферментов на пептиды и аминокислоты


O H H протеаза О



R – CH – C – N - CR2 + H2O R1CHC + R2CH - COOH




NH2 COOH NH2 OH NH2


Протеиназа пентидаза

Белок пептид аминокислота кето

кислоты, альдегиды, кетоны, NH3, CO2, и т.д.

При созревании сыров происходит протеолиз белков. В результате образуются вещества которые создают определённый вкусовой букет сыра.

Реакция меланоидинообразования. При длительной тепловой обработке пищевых продуктов ( при топлении молока, выпечке хлеба) они приобретают коричневый или бурый цвет за счёт образования меланоидинов – продуктов реакции Майара.

белок ( аминогруппа ) + углеводы ( альдегидная группа) t ° С

меланоидины
Ферменты ( от лат. fermentum – закваска ) – биологические катализаторы белковой природы ускоряющие химические реакции. Белки в составе ферментов могут быть простыми или сложными. Небелковая часть в составе фермента называется коферментом.

Коферментами могут быть металлы, витамины и др. соединения.

Ферменты называют по тому веществу, на которое они действуют, (субстрат) и прибавляют окончание “ аза”. Протеаза, пептидаза, липаза, лактоза и т.д. Кроме этих рабочих названий имеются более сложные систематические названия, отражающие механизм действия ферментов.

Действие фермента строго специфично, т.е. каждый фермент катализирует только одну химическую реакцию. На первой стадии ферментативной реакции фермент соединяется с субстратом. При этом образуется фермент-субстратный комплекс, который затем преобразуется с разрывом химических связей субстрата. Продукты реакции затем отщепляются от фермента.
А1А2 + Ф А1А2Ф А1 + Ф + А2
Ферменты действуют при определённой температуре и рН cреды; их активность зависит от наличия химических веществ-активаторов и ингибиторов. Оптимальная температура действия ферментов 30 – 50°С. При дальнейшем повышении температуры активность ферментов снижается, потому что денатурирует белок, образующий фермент.

Важным фактором , влияющим на активность ферментов является рН среды. Ферменты различаются по оптимальным для их действия рН. Так, оптимум действия пепсина находится при рН 1,5 – 2 , амилазы слюны – 7,2 - 7,3.

Известно около 3 тысяч различных ферментов. По современной классификации их делят на 6 классов :
1)Оксиредуктазы катализируют окисление и восстановление веществ.

2)Гидролазы катализируют гидролитическое ращепление сложных соединений: протеазы, липазы, лактазы.

3) Изомеразы – ферменты изомеризации катализируют структурные изменения в пределах одной молекулы.

4) Трансферазы катализируют перенос различных групп от одной молекулы к другой.

5) Лиазы – ферменты отщепления групп.

6) Синтетазы катализируют образование связей С – N, C – O, C– S

Наибольшее значение в технологии имеют ферменты гидролазы и оксиредуктазы.
Контрольные вопросы

  1. Как можно классифицировать белки?

  2. Химическое строение белков.

  3. Как образуется первичная, вторичная, третичная и четверичная структура белков?

  4. Какова роль белка для организма человека?

  5. Назовите функции отдельных аминокислот в организме человека.

  6. Расскажите об основных технологических свойствах белков (гидратация, денатурация, пенообразование).

  7. Какое значение имеют процессы гидролиза белков и меланоидинообразования в пищевой технологии?

  8. Что такое ферменты, приведите их классификацию?


2.3 Липиды

2.3.1 Классификация и строение липидов
Липиды (от греческого lipos – жир) – это общее название жиров и жироподобных веществ, обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами. Липиды не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях (эфирах, хлороформе, бензине).

По химическому составу липиды делятся на простые и сложные. К простым относятся нейтральные жиры или ацилглицерины и воска; к сложнымфосфолипиды, гликолипиды, стерины и жирорастворимые пигменты и витами­ны.

Ацилглицерины (глицериды)- это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. В природных жирах могут так же присутствовать продукты гидролиза или неполного синтеза триглицерида (ТГД). Все они по­строены по следующему типу:

О О О

СН2 – О – С – R1 СН2 – О – С – R1 СН2 – О – С – R1

О О

СН - О – С – R2 СН – О – С – R2 СН – О – Н

О

СН2 - О - С– R3, СН2 – О – Н СН2 – О – Н

ТРИГЛИЦЕРИД ДИГЛИЦЕРИД МОНОГЛИЦЕРИД

В нейтральных жирах обнаружено несколько десятков различных жирных кислот, которые делят на насыщенные и ненасыщенные. Чаще других встреча­ются из жирных насыщенных кислот:

Лауриновая (С12): СН3-(СН2)10 - СООН

Миристиновая (С14): СН3-(СН2)12 - СООН

Пальмитиновая (С16): СН3-(СН2)14-СООН

Стеариновая (С18): СН3-(СН2)16 - СООН

Из ненасыщенных жирных кислот:

Олеиновая С(18:1): СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН

Линолевая С(18:2): СН3-(СН2)4-СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН

Линоленовая С(18:3): СН3-(СН2-СН=СН)3-(СН2)7 - СООН
Две последние жирные кислоты являются незаменимыми, так как не синте­зируются организмом человека.

Восками называют сложные эфиры высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот (С18 – С30) и одноосновных высокомолекулярных спиртов:

О

R – СН2 – О – С

R1

Они образуют защитное покрытие листьев, плодов растений, предохраняя их от смачивания водой, высыхания и действия микроорганизмов. А так же об­разуют защитную смазку перьев и кожи. Наиболее известны пчелиный воск и спермацет кашалотов.

Фосфолипиды. Они отличаются от триглицеридов тем, что в их состав кро­ме глицерина и жирных кислот входят фосфорная кислота и азотистое основа­ние:

СН2 – О – СОR1

СН – О – СОR2

ОН

СН2 – О – Р – О – А

О

где А - азотистое основание, чаще всего представлено холином

(в лецитине) или этаноламином (в кефалине).

Фосфолипиды являются основными структурными компонентами биомем­бран. Особенность молекул фосфолипидов состоит в том, что они построены из двух частей: гидрофильной (несущей электрические заряды головки) и гидрофобной (длинных углеводородных цепей - хвостов). Рис 10.




Гидрофильная полярная головка

Соединительное звено

Гидрофбные хвосты


Рис. 10 Схематическое изображение молекулы фосфолипида


Рис. 11 Схема эмульгирования жира фосфолипидами.

1 – неполярные хвосты;

2 – полярная головка.

Наличие у молекул фосфолипидов двух частей обусловливает их способность эмульгировать жиры (рис 11). Фосфолипиды широко применяются в пищевой промышленности в качестве поверхностно активных веществ.

Стерины представляют собой высокомолекулярные циклически спирты. Стерины построены следующим образом:

Н3С R


Один из важнейших представителей стеринов - холестерин. В организме холестерин находится как свободном состоянии, так и в виде сложных эфиров с жирными кислотами (стеридов).

Среди жирорастворимых природных пигментов наиболее распространены каротиноиды и хлорофиллы.

Каротиноиды - растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску ряда жиров, овощей, фруктов, яичного желтка.

Хлорофиллы - придают зеленную окраску растениям.
2.3.2 Значение жиров в питании человека
Растительные и животные жиры являются обязательными компонентами пищи. В организме человека они выполняют следующие функции:

- предохраняют организм от переохлаждения, от ударов и сотрясений (структурно-защитная функция);

- придают коже эластичность (структурно-эластическая функции);

- участвуют в процессе обмена веществ (запасная функция);

Липиды создают энергетический резерв организма и являются компонента­ми высокоорганизованных структур (биомембран).

Длительное ограничение жиров в питании приводит к отклонениям физио­логического состояния организма: нарушается деятельность центральной нерв­ной системы, снижается иммунитет, сокращается продолжительность жизни. Но и избыточное потребление жиров нежелательно, оно приводит к ожирению, сердечно-сосудистым заболеваниям.

Насыщенные жирные кислоты, входящие в состав липидов (пальмитиновая, стеариновая, лауриновая, миристиновая) используются организмом, как энерге­тический материал.

В питании человека имеют большое значение полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая С(18:2), линоленовая С(18:3), арахидоновая С(20:4). Они не син­тезируются в организме человека и являются незаменимыми или эссенциальными. Потребность в полиненасыщенных жирных кислотах равна 16-24 г в день.

Среди продуктов питания наиболее богаты полиненасыщенными жирными кислотами растительные масла.

По биохимической классификации линолевая кислота и продукты ее пре­вращения объединяются в семейство омега - 6 (по положению первой двойной связи в молекуле жирной кислоты). Линоленовая кислота и продукты ее пре­вращения образуют семейство омега - 3. Потребность в линоленовой кислоте оценивается как 10 - 30% потребности в линолевой. Только один вид масел -соевое - имеет соотношение этих двух кислот, близкое к рекомендуемому. Липиды морских рыб и беспозвоночных содержат в основном две кислоты семей­ства омега - 3. Такой тип липидов получил название «морского». Рекомендует­ся существенно увеличивать потребление жирной рыбы.

Фосфолипиды так же являются важной группой липидов в питании челове­ка. Они входят в состав клеточных мембран, имеют большое значение для про­филактики атеросклероза, препятствуют ожирению и способствуют лучшему усвоению жиров. Суточная потребность в фосфолипидах 5-10 г.

Стерины выполняют важную функцию в организме человека - участвуют в образовании гормонов, желчных кислот, витамина Д. Однако при нарушении обмена холестерина он откладывается на стенках кровеносных сосудов, и воз­никает заболевание атеросклероз.

Отдельные каротиноиды помимо красящих свойств обладают провитаминными свойствами, так как распадаясь в живом организме, они превращаются в витамин А.

Важной группой липидов в питании являются фосфолипиды. Они участвуют в построении клеточных мембран и транспорте жира в организме, способствуют лучшему усвоению жиров и препятствуют ожирению печени. Общая потребность в фосфолипидах до 5-10 г в сутки.

Физиологическая роль холестерина не однозначна. Как известно, при повышении его уровня в крови опасность возникновения и развития атеросклероза возрастает. Это связано с образованием атеросклеротических бляшек, закупоривающих сосуды головного мозга и сердца. Диетологами всего мира был наложен запрет на те продукты питания, которые содержат много холестерина: жирное мясо, печень, яйца, натуральные сыры и другие продукты.

По логике, действительно, чем меньше человек получает с пищей холестерина, тем меньше у него подвергаются атеросклеротическим изменениям главные сосуды. Но холестерин необходим организму, как воздух. Он входит в состав нервных тканей, надпочечников, печени, почек, кожи, мышц, является строительным материалом для выработки в организме половых гормонов и гормонов надпочечников, находится во внеклеточных жидкостях - желчи, крови, слюне.

Кроме холестерина важную роль в организме играет лецитин. Именно «содружество» холестерина и лецитина совершенно необходимо для организма человека.

В пищевом рационе должны сочетаться жиры как растительного, так и животного происхождения. При норме потребления 100-150 г жиров в день, 70-75 г должны быть животными и 30 г растительными.

Наилучшим соотношением жирных кислот в рационе считается следую­щее: 10 % - полиненасыщенные, 30 % - насыщенные и 60- %- мононенасыщен­ные.
2.3.3 Основные технологические свойства жиров
При получении пищевых продуктов липиды исходного сырья претерпе­вают различные превращения. Значительные изменения происходят в составе липидов при хранении продуктов. Все это отражается на пищевой ценности и биологической эффективное готовых пищевых продуктов.

  1   2   3   4   5


ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации