Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов

     Содержание:

ШИФР 76- ВАР. 37

1. Превращения  углеводов при производстве пищевых  продуктов.    ….…2

2. Пищевая  ценность масел и жиров.    ……………………………………….7

3. Задачи.    ……………………………………………………………………..11

Список  литературы.    …………………………………………………………15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Превращения углеводов при  производстве пищевых  продуктов.

    Углеводы  при хранении пищевого сырья, его  переработке в ротовые 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.

    Процессы  гидролиза ди- и полисахаридов, а  также брожение моноз уже рассматривали  и еще раз вернемся к ним  при описании химизма конкретных технологий. В этом разделе рассмотрим процессы меланоидинообразования и  карамелизации.

    Меланоидинообразование. Под меланоидинообразованием понимают взаимодействие восстанавливающих  Сахаров (монозы и восстанавливающие  дисахариды как содержащиеся в продукте, так и образующиеся при гидролизе  более сложных углеводов) с аминокислотами, пептидами и белками, приводящее к образованию темно-окрашенных продуктов - меланоидннов (от греч. меланос - темный). Этот процесс получил одновременно название реакции Майяра, по имени  ученого, который в 1912 г. впервые  его описал. Характерные ее признаки - потемнение продукта в результате образования трудно- или нерастворимых в воде темноокрашенных соединений, снижение содержания редуцирующих Сахаров и азота аминных групп, появление ароматообразующих веществ. Меланоидинообразование - окислительно-восстановительный процесс, который представляет собой совокупность последовательно и параллельно идущих реакций. Механизм его сложен, реакция сопровождается образованием большого числа промежуточных продуктов, которые на следующих этапах взаимодействуют между собой и с исходными веществами. Скорость и глубина меланоидинообразования зависит от состава взаимодействующих продуктов, соотношения отдельных компонентов, рН среды, температуры, влажности.

    Наиболее  интенсивно меланоидинообразование протекает  в нейтральной и щелочной средах, легче проходит в концентрированных  растворах, тормозится NaHSOa, H2SO4, Н2О2 и  некоторыми другими соединениями. Образующиеся в ходе меланоидинооб-разования  из аминокислот и Сахаров карбонилсодержащие соединения (фурфурол, оксиметилфурфурол, ацетальдегид, изовале-риановый альдегид, диацетил и др.) принимают участие в формировании аромата и в какой-то степени 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 повышенных температурах (выпечка  хлеба, сушка овощей, фруктов, получение  сухого молока и т. д.). Так, с меланоидинообразованием  связано потемнение сахарного сиропа при его упаривании, снижении выхода спирта при переработке кукурузы низкого качества, образование цвета  и аромата при «томлении» красного солода и затора в пивоварении. Образование  вкусной, хрустящей, золотисто-коричневой корочки хлеба, его вкус и аромат также во многом связаны с меланоидинообразованием, протекающим главным образом  при его выпечке. Продукты, образующиеся при получении вина, изготовлении коньяка и шампанского в результате процесса меланоидинообразования, влияют на их цвет, вкус и аромат. Глубоко  зашедшая реакция меланоидинообразования при длительной выдержке вина - одна из причин изменения его первоначальных органолептических свойств.

    С реакциями меланоидинообразования связано потемнение фруктовых соков  при хранении, внешний вид, вкус и  запах готовых мясных продуктов. При меланоидинообразовании может  связываться до 25 % белков, витаминов, аминокислот, снижается активность ферментов и многих биологически активных соединений, тем самым снижается  пищевая ценность получаемых продуктов.

    Карамелизация Сахаров. Нагревание моно - и дисахаров при температуре 100 °С 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 и фруктозы. Особенно чувствительна к нагреванию фруктоза, поэтому карамелизация ее протекает в 6-7 раз быстрее, чем глюкозы. Основной углеводный компонент кондитерских изделий - сахароза, при нагревании в ходе технологического процесса в слабокислой или нейтральной среде подвергайся частичной инверсии с образованием глюкозы и фруктозы, которое претерпевают дальнейшие превращения. Например, от молекулы глюкозы может отщепиться одна или две молекулы воды (дегидратация), а образовавшиеся продукты соединиться друг с другом или с молекулой сахарозы, или может отщепиться три молекулы воды с образованием оксиметилфурфурола, дальнейшие превращения которого сопровождаются разрушением углеродного скелета и образованием разнообразных продуктов деструкции (муравьиная, левулиновая кислоты). При отщеплении двух молекул воды от сахарозы образуется карамелан - растворимое в воде соединение желтого цвета, при отщеплении трех - карамелей С36Н50О25, имеющий ярко-коричневый цвет, затем - карамелин, трудно растворимое в воде соединен ие. Степень полимеризации образовавшихся продуктов может быть различной. Если концентрация углеводов невелика (10-30 %), то легче протекает образование оксиметилфурфурола, при повышенных концентрациях (70-80 %) активней идут процессы конденсации.

    При изготовлении кондитерских изделий, например карамели, температуре воздействия  подвергаются высококонцентрированные  растворы Сахаров (до 80 %), поэтому основными  продуктами карамелмзации являются ангидриды и продукты их конденсации. При ил: взаимодействии с металлами  и Аминокислотами образуются разнообразные  и сложные по составу соединения, которые ухудшают качество, повышают цветность и гигроскопичность готовых  продуктов.

    Виды  углеводов

Углеводы  по своей химической структуре можно  разделить на простые углеводы (моносахариды и дисахариды) и сложные углеводы (полисахариды).

    Простые углеводы (сахара)

Глюкоза – наиболее важный из всех моносахаридов, так как она является структурной  единицей большинства пищевых ди- и полисахаридов. В процессе обмена веществ они расщепляются на отдельные  молекулы моносахаридов, которые в  ходе многостадийных химических реакций  превращаются в другие вещества и  в конечном итоге окисляются до углекислого  газа и воды – используются как  «топливо» для клеток.

    Глюкоза «в чистом виде», как моносахарид, содержится в овощах и фруктах. Особенно богаты глюкозой виноград – 7,8%, черешня, вишня  – 5,5%, малина – 3,9%, земляника – 2,7%, слива  – 2,5%, арбуз – 2,4%. Из овощей больше всего  глюкозы содержится в тыкве – 2,6%, в белокочанной капусте – 2,6%, в моркови – 2,5%.

    Фруктоза  является одним из самых распространенных углеводов фруктов. В отличие  от глюкозы она может без участия  инсулина проникать из крови в  клетки тканей. Часть фруктозы попадает в клетки печени, которые превращают ее в более универсальное «топливо» - глюкозу, поэтому фруктоза тоже способна повышать сахара в крови, хотя и в  значительно меньшей степени, чем  другие простые сахара. Фруктоза легче, чем глюкоза, способна превращаться в жиры. Основным преимуществом фруктозы является то, что она в 2,5 раза слаще глюкозы и в 1,7 – сахарозы. Ее применение вместо сахара позволяет снизить общее потребление углеводов.

    Основными источниками фруктозы в пище являются виноград – 7,7%, яблоки – 5,5%, груши – 5,2%, вишня, черешня – 4,5%, арбузы – 4,3%, черная смородина – 4,2%, малина – 3,9%, земляника – 2,4%, дыни – 2,0%. В овощах содержание фруктозы невелико – от 0,1% в свекле до 1,6% в белокочанной капусте. Фруктоза содержится в меде – около 3,7%. Достоверно доказано, что  фруктоза, обладающая значительно более  высокой сладостью, чем сахароза, не вызывает кариеса, которому способствует потребление сахара.

    Лактоза расщепляется в желудочно-кишечном тракте до глюкозы и галактозы  под действием фермента лактазы. Дефицит этого фермента у некоторых  людей приводит к непереносимости  молока. Нерасщепленная лактоза служит хорошим питательным веществом  для кишечной микрофлоры. Кроме того, молочнокислые бактерии в кисломолочных  продуктах подавляют деятельность кишечной микрофлоры и снижают неблагоприятные  действия лактозы.

    Галактоза, образующаяся при расщеплении лактозы, превращается в печени в глюкозу. При врожденном наследственном недостатке или отсутствии фермента, превращающего  галактозу в глюкозу, развивается  тяжелое заболевание - галактоземия, которая ведет к умственной отсталости.

    Содержание  лактозы в коровьем молоке составляет 4,7%, в твороге – от 1,8% до 2,8%, в  сметане – от 2,6 до 3,1%, в кефире – от 3,8 до 5,1%, в йогуртах – около 3%.

Сахар быстро расщепляется в желудочно-кишечном тракте, глюкоза и фруктоза всасываются  в кровь и служат источником энергии  и наиболее важным предшественником гликогена и жиров. Его часто  называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистый углевод и не содержит других питательных  веществ, таких, как, например, витамины, минеральные соли. Из растительных продуктов больше всего сахарозы содержится в свекле – 8,6%, персиках – 6,0%, дынях – 5,9%, сливах – 4,8%, мандаринах – 4,5%. В остальных овощах содержание сахарозы колеблется от 0,4 до 0,7%.

При соединении двух молекул глюкозы образуется мальтоза - солодовый сахар. Ее содержат мед, солод, пиво, патока и хлебобулочные  и кондитерские изделия, изготовленные  с добавлением патоки.

    Сложные углеводы

    Все полисахариды, представленные в пище человека, за редкими исключениями, являются полимерами глюкозы.

    Крахмал – основной из перевариваемых полисахаридов. На его долю приходится до 80% потребляемых с пищей углеводов.

    Источником  крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель. Больше всего  крахмала содержат крупы: от 60% в гречневой  крупе ( ядрице ) до 70% - в рисовой. Из злаков меньше всего крахмала содержится в овсяной крупе и продуктах  ее переработки: толокне, овсяных хлопьях  «Геркулес» - 49%. Макаронные изделия  содержат от 62 до 68% крахмала, хлеб из ржаной муки в зависимости от сорта –  от 33% до 49%, пшеничный хлеб и другие изделия из пшеничной муки – от 35 до 51% крахмала, мука – от 56 (ржаная) до 68% (пшеничная высшего сорта). Крахмала много и в бобовых продуктах – от 40% в чечевице до 44% в горохе. Особняком стоят соя, которая содержит только 3,5% крахмала, и соевая мука (10-15,5%). По причине высокого содержания крахмала в картофеле (15-18%) в диетологии его относят не к овощам, а к крахмалистым продуктам наравне со злаковыми и зернобобовыми.

    В топинамбуре и некоторых других растениях углеводы запасаются в  виде полимера фруктозы - инулина. Пищевые  продукты с добавкой инулина рекомендуют  при диабете и, особенно – для его профилактики.

    Норма углеводов.

    В норме углеводы должны обеспечивать 50-60% калорийности пищи. Исключить их из диеты нельзя, а они все-таки «виноваты» в накоплении лишней массы. Очевидно, следует искать какие-то пути, которые позволят, не исключая углеводы из пищи, ограничить их превращение  в жир. 
 
 
 
 
 
 
 

2. Пищевая ценность масел и  жиров.

    Растительные  жиры и масла являются обязательным компенентом пищи, энергетическим (при  окислении в организме  жира выделяется 37,66 кДж, или 9 ккал) и структурно-пластическим материалом для человека, поставщиком  ряда необходима для него веществ, т. е. являются незаменимым фактором питания, определяющим его биологическую  эффективность. Рекомендуемое содержание жиров в рационе человека (по калорийнсти) составляет 30-33 %, а в массовых единицах - в среднем  90-100 г в сутки, в  том числе непосредственно в  виде жиро 45-50 г. Длительное ограничение  жиров в питании или систематическое  использование жиров с пониженным содержание необходимых компонентов  приводит к отклонениям в физиологическом  состоянии организма: нарушается деятельность центральной нервной системы, снижается  устойчивость организма инфекциям (иммунитет), сокращается продолжительность  жизни. Но и избыточное потребление  жиров нежелательно, оно приводит к ожирению, сердечно-сосудистым заболеваниям и другим нежелательным явлениям.

    В составе пищевых продуктов различают  видимые (расти тельные масла, животные жиры, сливочное масло, маргарин, кулинарный жир) и невидимые (жир в мясе и  мясопродукта: рыбе, молоке и молочных продуктах, крупе, хлебобулочных кондитерских изделиях) жиры. Это, конечно, условное деление,  но оно широко применяется.

    Наиболее  важные источники жиров в питании - растительные масла (в рафинированных маслах 99,7-99,8 %), сливочное масло (61,5-72,5%), маргарин (до 82,0%), кулинарные жиры (99%), молочные продукты (3,5-30%), шоколад (35-40 %), отдельные сорта конфет (до 35 %), крупы - гречневая (3,3 % овсяная (6,1 %), пшено (3,3 %), печенье (10-11 %),сыры (25-j 30%), продукты из свинины, колбасные изделия (10-23% жиры и др. Часть из этих продуктов  является источником растительных масел (растительные масла, крупы), другие - животных жиров.