Контрольная работа по «Физико-химические основы процессов переработки продуктов питания»

Министерство  сельского хозяйства  Российской Федерации

Федеральное государственное  образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Ижевская государственная  сельскохозяйственная академия» 
 

ФАКУЛЬТЕТ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
 
 
 
 
 

Контрольная работа по дисциплине

«Физико-химические основы процессов переработки продуктов питания» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                            Проверил: И.Ш.Шумилова

                                                                                       Выполнил: студент 2 курса

Корепанов А.С  (специальность

260501-- «Технология продуктов общественного  питания», гр. 7) 
 
 

Ижевск 2012

16.В чем отличие процессов денатурации, высаливания и гидролиза белков 

Денатурация- это лишение белка его природных, нативных свойств,

сопровождающееся  разрушением четвертичной (если она  была), третичной,  а иногда и вторичной структуры белковой молекулы, которое возникает при

разрушении дисульфидных и слабых типов связей, участвующих в образовании этих структур.При денатурации первичная структура сохраняется, потому что она сформирована прочными ковалентными связями,а в отличие от гидролиза белка происходит необратимое разрушение первичной структуры, где пептиды и белки гидролизуются с образованием либо более коротких цепей – частичный гидролиз, либо смеси a-аминокислот при полном гидролизе.

Высаливание - это осаждение белков высокими концентрациями

нейтральных   солей щелочных и щелочноземельных металлов, поскольку

такие соли очень  гидрофильны и обладают в высоких концентрациях

водоотнимающими свойствами. Чаще это NaCl, Na2SO4, (NH4)2SO4, CaCl2. По мере добавления таких солей к раствору белка они сначала растворяюся в

свободной воде, а затем, при  дальнейшем повышении  концентрации соли,

конкурируют с  белком за обладание водой, которая  входит в состав

гидратных оболочек. Белки менее гидрофильные, которые плохо удерживают

воду гидратной оболочки, теряют ее раньше. Более гидрофильные белки

требуют большей  концентрации соли для высаливания. Поэтому с помощью

высаливания можно разделить белки с разной  степенью гидрофильности.

При высаливании сохраняется нативность белковых молекул. Если осадить

белки с помощью  высаливания, а затем уменьшить концентрацию солей,

например,  методом  диализа, то белок опять растворится.Несмотря на схожесть процессов денатурации и высаливания белков, у них имеется и важное отличие: денатурация необратима, а высаливание обратимо. Денатурацию белков в какой-то мере можно и предотвратить. 

26.Назовите  наиболее важные  олигосахариды. Опишите  их состав, строение, функции 

Олигосахариды — это олигомеры, состоящие из нескольких (не более 10) мономеров —  моносахаридов, связанных между  собой гликозидной связью. Примеры олигосахаридов: невосстанавливающий дисахарид α,α-трегалоза (α-D-глюкопиранозил-α-D-глюкопиранозид), восстанавливающие дисахариды лактоза (4-О-β-D-галактопиранозил-D-глюкоза) и мальтоза, или солодовый сахар (4-О-α-D-глюкопиранозил-D-глюкоза), разветвленный гетеротрисахарид солатриоза (2-О-α-L-рамнопиранозил-3-О-β-D-глюкопиранозил-D-га-лактоза), линейный гомотрисахарид мальтотриоза [О-α-D-глюкопиранозил-(1 → 4)-О-α-D-глюкопиранозил-(1 → 4)-D-глюкоза].Весьма важным и широко распространённым частным случаем олигосахаридов являются дисахариды — димеры, состоящие из двух молекул моносахаридов. Также можно говорить о три-, тетра- и т. д. сахаридах. Дисахариды — общее название подкласса олигосахаридов, у которых молекула состоит из двух мономеров — моносахаридов. Дисахариды образуются в результате реакции конденсации между двумя моносахаридами, обычно гексозами. Состав их выражается формулой  

Сn(Н2О)n.

Конкретным примером же дисахородов можно привести   сахорозу                           

C12H22O11 

Молекула дисахарида состоит из двух молекул моносахаридов, соединенных гликозидной связью. В зависимости от того, какие атомы углерода участвуют в образовании гликозидной связи, молекула дисахарида может или не может содержать свободную карбонильную группу.Энергетическая (Расщипление углеводов)- главный вид клеточного топлива, основной источник энергии для организма. Углеводы служат основным источником энергии для организма, обеспечивая его на 60%.одну из самых важным функции в организме и выполняют   дисахориды

Мальтоза является основным продуктом гидролиза крахмала под действием амилазы - фермента, выделяемого слюнной железой.

Поскольку мальтоза содержит потенциальный карбонильный атом углерода в полуацетальной группе, она, подобно моносахаридам, вступает в обычные реакции карбонильных соединений. Мальтоза является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу.При кипячении мальтозы с разбавленной кислотой и при действии фермента мальтаза гидролизуется (образуются две молекулы глюкозы C6H12O6). Мальтоза легко растворима в воде, имеет сладкий вкус. Молекулярная масса мальтозы — 342,32. Температура плавления мальтозы — 108 (безводная). Мальтоза легко усваивается организмом человека. 

36.Что  такое «старение»  оклейстеризованного крахмала и как этот процесс влияет на качество крахмалсодержащих кулинарных изделий и блюд? 

В процессе варки  крупы в результате клейстеризации крахмала происходит растворение амилозы и пептизация амилопектина, что является основной

причиной значительного  увеличения растворимых веществ  в крупе, подвергнутой варке.В процессе сушки, охлаждения и в основном отлежки происходит старение оклейстеризованного крахмала, сопровождающееся ретроградацией амилозы и переходом в гель пептизиро-ванного амилопектина. Об этом процессе свидетельствует снижение водорастворимых веществ к концу отлежки.Старение крахмала необходимо для того, чтобы укрепить стенки крахмальных зерен и не получить в дальнейшем стекловидных зерен в связи с образованием свободного крахмала из разрушенных при плющении крупы крахмальных клеток.

Точно такой  же процесс старения крахмала, но более  ярко выраженный, наблюдается в производстве сухого картофельного пюре при первичной  бланшировке картофеля.Исходя из общей теории старения крахмала, вполне вероятно предположить, что при значительном охлаждении крупы время темперирования можно резко сократить, что позволило бы эту фазу технологического процесса, как и все остальные, проводить непрерывно. Старение оклейстеризованного крахмала в кашах и отварной вермишели обнаруживается через 2 ч с момента их приготовления. В дальнейшем снижение содержания растворимых веществ продолжается, причем в кашах, приготовленных из одинаковых круп, оно зависит от исходной влажности. Чем выше влажность, тем в большей степени уменьшается количество растворимых веществ. Кроме того, наблюдается неодинаковое старение оклейстеризованного крахмала в кашах, приготовленных из различных круп, но с одинаковой исходной влажностью. В кашах с влажностью 78 % уменьшение водорастворимых веществ составляет, % к первоначальному: через 4 ч после их приготовления - в пшенной - 19,4, рисовой - 14, гречневой - 12,2, манной  - 8; после суточного хранения  - в пшенной - 24,5, рисовой - 18,5, гречневой - 14,9, манной  - 13. Таким образом, в пшенной каше степень старения оклейстеризованного крахмала сильнее, чем в манной и гречневой. Повышение температуры хранения отражается на динамике процесса старения. В течение 4 ч каши и отварная вермишель сохраняются в свежем виде при температуре 70 - 80 °С. Если после 24-часового хранения при комнатной температуре изделия нагреть до 95 °С, количество водорастворимых веществ в них увеличивается. Это свидетельствует о том, что старение оклейстеризованного крахмала  - процесс в большей или меньшей степени обратимый.Чтобы предотвратить старение оклейстеризованного крахмала или свести его к минимуму, необходимо свежеприготовленные изделия хранить в горячем состоянии до момента их потребления. 

46.В чем причина изменения цвета овощей, плодов и ягод с красно-фиолетовой окраской мякоти при тепловой обработке? Назовите технологические приемы, применяемые для сохранения цвета. 

Красно-фиолетовая окраска овощей и плодов обусловлена  присутствием антоцианов – веществ  фенольной природы. При механической и тепловой кулинарной обработке  под действием ферментов и  при участии кислорода воздуха  происходит окисление антоцианов. При  этом происходит переход этих веществ в другую группу фенольных соединений с одновременным изменением окраски (цвета). При нагревании плодов и ягод до 500С ферменты, расщепляющие антоцианы активны и разрушают их, а при 700С инактивируются и окраска стабилизируется. Антоцианы устойчивы к воздействию высоких  температур.

• При тепловой обработке и  хранении продуктов переработки ягод и плодов окраска лучше сохраняется в концентрированных растворах и при низких значениях рН среды
• Свекла после варки не будет бурой, если в воду, в которой она варится, положить чайную ложку сахара или влить немножко уксуса. Для борщей и винегретов ее лучше не варить, а запекать в духовке;
• Для сохранения цвета ягод и фруктов при консервировании добавляют в банку аскорбиновую кислоту (витамин С) из расчета 5 г аскорбинки на 1 кг продукта. Аскорбиновая кислота способствует быстрому вытеснению из овощей и фруктов воздуха и сохранению тем самым их естественной окраски.

56.Какие  вещества входят  в тканевый состав  мускульной ткани  мяса сельскохозяйственных  животных и птицы? 

Мясом называют скелетную мускулатуру убойных  животных с  прилегающими  к ней тканями. Ткани, из  которых  состоит  мясо,  подразделяют  на  мышечную,жировую, соединительную и костную. Мышечная  ткань   обладает   наибольшей   питательной ценностью и высокими вкусовыми  достоинствами.  Мышечная ткань составляет в среднем 50-60% от мяса. Мясо птицы по многим показателям отличается от мяса других убойных животных. Оно имеет более нежную соединительную ткань, которая равномерно распределяется по всей мышечной ткани. В мышечной ткани  птиц  значительно  меньше соединительной ткани, чем в мускулатуре убойных животных. Цвет ее в основном красный, но у различных видов убойных животных оттенки различны от густо красного у лошадей, кирпично-красного МРС, малиново-красного КРС до светло- или серо- красного у свиней. Красный цвет обусловлен наличием в мускульной ткани белка миоглобина.Мышечная  ткань состоит из мышечных  волокон  и  межклеточного  вещества.  Волокна  имеют  неравномерно округлую форму и сильно вытянуты  в  длину. Поперечнополосатая  мышечная  ткань связана с   костями   скелета   исоставляет основную  массу мяса.  Отдельные  волокна  этой  ткани содержат множество ядер. Форма и размеры мышц различны в зависимости от места их расположения  и выполняемых функций.  Короткие  мышцы  образуют  преимущественно  внутреннюю мускулатуру и мышцы  головы;  длинные  —  мускулатуру  конечностей;  широкие находятся  в  области  туловища  и  кольцеобразные  —   расположены   вокруг отверстий. Расположение  мышц  и  выполняемые  ими  функции  оказывают  влияние  на качество мяса. Группы  мышц,  интенсивно  работавшие  при  жизни животного, содержат больше соединительной  ткани,  которая  обусловливает  жесткость  и пониженную пищевую ценность  мяса.  Наибольшую  нагрузку  несут  мышцы  шеи,груди, брюшные мышцы и мышцы передних  конечностей.  Наиболее  выражены  эти различия у говядины и баранины и значительно меньше у свинины.Химический состав мышечной ткани весьма сложен.  В ее  состав   входят:вода — 70—75%,   белки—18—22,  жиры—2—3%,в меньшем количестве  содержатся азотистые  и  безазотистые  экстрактивные вещества,  минеральные вещества,ферменты и витамины. В сырой мышечной ткани содержание минеральных веществ колеблется от 0,8 - 1,8 %, в обезвоженной от 3,2 до 7,5 %. Они состоят преимущественно из фосфорно-кислого калия, кальция, магния и хлорида натрия. Мышечная ткань содержит различные ферменты, гормоны и витамины в количестве необходимом для нормального ферментирования. Витаминный состав содержит: В1, В2, В6, РР, В12, пантотеновая к-та, биотин, А. При тепловой обработке мяса разрушается до 50% от исходного количества.  
 

66.Что  представляет по  составу и строению  пищевая кость? 

Пищевые кости  могут поступать в охлажденном  или мороженом видах. Вторичная  заморозка костей не допускается.

По пищевой  ценности кости делятся на:

а) кость сахарную;

б) кость столовую;

в) кость бульонную.

К сахарной кости  относятся говяжьи суставные  головки трубчатых костей и тазовые.

К столовой кости  относятся - хребтовые, шейные, поясничные, крестцовые говяжьи кости, трубчатые, тазовые и лопаточные свиные кости.

К бульонной  относятся - грудные говяжьи кости.

Все они содержат костный мозг,обладающий высокой пищевой ценностью.в их составе белки,липиды и жиры ,в костях естью минеральные соли и экстрактивные вещества.Трубчатая кость состоит из двух головок и удлиненного тела, внутри которого имеется канал, заполненный костным мозгом, содержащим до 90% жира. Головки костей, называемые «сахарными косточками», имеют пористое строение. Они содержат значительное количество жира и веществ, переходящих при варке в бульон и придающих ему вкус и аромат, поэтому и ценятся выше других костей. Грудная кость состоит из нескольких сросшихся костей. Передняя выступающая часть ее называется соколком.Позвоночник состоит из позвонков, которые делятся на шейные, спинные (грудные), поясничные, крестцовые, хвостовые. Позвонки состоят из тела позвонка, верхнего (остистого) и двух боковых отростков. Внутри позвонка имеется канал, заполненный костным мозгом. 
 

76.Какие  физико-химические  процессы протекают  в мясе рыб при  тепловой кулинарной  обработке? 

В процессе тепловой обработки в рыбе происходят многообразные  и достаточно сложные изменения, которые во многом зависят от степени  ее свежести и химического состава. Наиболее распространенными являются следующие способы тепловой обработки продуктов: варка, припускание, жарка, пассерование, бланширование, тушение, запекание.

Тепловая обработка  рыбы вызывает уменьшение их веса, называемое уваркой или ужаркой. У рыбы уварка и ужарка составляют 18—20%.

Вес рыбы при тепловой обработку уменьшается в результате потери воды и растворимых веществ. Основная масса воды в сырых в рыбе удерживается белками, находящимися в сильно набухшем состоянии. При нагревании набухшие белки свертываются и выделяют (выпрессовывают) часть воды с растворенными в ней экстрактивными веществами, солями и белками.

Белки свертываются постепенно, по мере прогревания продукта. Чем выше конечная температура, тем  плотнее свертываются белки и  тем больше рыба теряют воды и растворимых  веществ.

Потерь растворимых  веществ при варке больше, чем при жарке. Обычно это объясняют тем, что корочка, образующаяся на продукте  препятствует выделению из него сока.Такое объяснение неправильно, так как корочка, образующаяся на продукте, не может задерживать сок.

Истинная причина  различия между количествами растворимых  веществ, выделяющихся из рыбы при варке  и жарке, заключается в следующем.

В процессе варки  вода, выделяемая  рыбой, поступает  в окружающую среду в жидком состоянии, унося с собой из продукта растворенные в ней вещества. Во время жарки  только небольшая часть воды выделяется в жидком состоянии, основная же масса  ее испаряется, поэтому растворенные в ней вещества остаются в продукте.Кроме растворимых веществ, выделяющихся с водой, куски рыбы теряют жир, расплавляющийся от действия высокой температуры.Рыба различных пород во время при-пускания порционными кусками теряет растворимых веществ в среднем около 1,5% от своего веса.Наряду с уменьшением веса при тепловой обработке изменяется консистенция мяса и рыбы. Сырые продукты при проколе иглой оказывают заметное сопротивление. В продукты, доведенные тепловой обработкой до готовности, игла входит свободно. Готовые продукты легко резать и разжевывать.Изменение консистенции является результатом превращения в клей клейдающего вещества, входящего в состав соединительнотканных волокон рыбы. Образующийся клей растворим в горячей воде и вместе с другими веществами частично переходит в бульон.Превращение клейдающего вещества в клей начинается, когда температура продукта достигает 60°. С повышением температуры процесс заметно ускоряется. При температурах выше 100° клей образуется особенно быстро.

Клейдающее вещество рыбы переходит в клей легче, чем клейдающее вещество мяса, поэтому тепловая обработка рыбы требует значительно меньше времени.  

86.Что понимается под предельным напряжением сдвига? 
 

Предельным напряжением  сдвига или пределом текучести называется

минимальное напряжение, при котором происходит пластическое или вязкое

течение материала. Эта физико-механическая величина характерна не только

для металлов и  других конструкционных материалов, но и для многочисленного класса реальных материалов, в том числе  и пищевых, которые по своим свойствам  занимают промежуточное положение  между твёрдыми упругими телами и  вязкими жидкостями.

Предельное напряжение сдвига является физико-механической констан-

той и входит в реологическое уравнение течения  большой группы так называемых бингамовских материалов, к которым, в частности, относятся пралиновые конфетные массы.Кроне того, предельное напряжение сдвига имеет также и самостоятельный интерес. Так, τ0 определяет способность материала сохранять свою форму под действием сил тяжести. Это имеет значение, например, при формовании конфетных масс выпрессовыванием. Корпуса конфет из масс, обладающих малый предельным напряжением сдвига, под действием сил тяжести деформируются, что приводят к большим возвратным отходам. 

96.Как активность воды влияет на стабильность пищевых продуктов? 

 Вода — важная составляющая пищевых продуктов. Она присутствует в разнообразных растительных и животных продуктах как клеточный и внеклеточный компонент, как диспергирующая среда и растворитель, обусловливая их консистенцию и структуру и влияя на внешний вид, вкус и устойчивость продукта при хранении. Благодаря физическому взаимодействию с белками, полисахаридами, липидами и солями, вода вносит значительный вклад в текстуру пищи. Количество воды в пищевых продуктах влияет на их качество и сохраняемость. Скоропортящиеся продукты с повышенным содержанием влаги без консервирования длительное время не сохраняются. Вода, содержащаяся в продуктах, способствует ускорению в них химических, биохимических и других процессов. Продукты с малым содержанием воды лучше сохраняются. Общая влажность продукта указывает на количество влаги в нем, но не характеризует ее причастность к химическим, биохимическим и микробиологическим изменениям в продукте. Многие виды пищевых продуктов содержат большое количество влаги, что отрицательно сказывается на их стабильности в процессе хранения. Поскольку вода непосредственно участвует в гидролитических процессах, ее удаление или связывание за счет увеличения содержания соли или сахара тормозит многие реакции и ингибирует рост микроорганизмов, таким образом, удлиняя сроки хранения продуктов. Важно также отметить, что удаление влаги путем высушивания или замораживания существенно влияет на химический состав и природные свойства. Однако часто различные пищевые продукты с одним и тем же содержанием влаги портятся по-разному. В частности, было установлено, что при этом имеет значение, насколько вода ассоциирована с неводными компонентами: вода, сильнее связанная, меньше способна поддержать процессы, разрушающие (портящие) пищевые продукты, такие как рост микроорганизмов и гидролитические химические реакции.Активность воды характеризует состояние воды в пищевых продуктах и её причастность к химическим и биологическим изменениям (таким, как гидролитические химические реакции и рост микроорганизмов). Это один из критериев, по которым можно судить об устойчивости пищевого продукта при хранении. Было установлено, что для сохранности пищевых продуктов имеет значение, в какой мере вода ассоциирована с неводным компонентом. Таким образом, термин «активность воды» введен, чтобы учесть соотношение свободной и связанной влаги в пищевом продукте. Активность воды (aw) определяется как количество воды в образце, доступной для роста микроорганизмов (бактерии, дрожжи и плесень). Активность воды выражается в безразмерных единицах шкалы от 0 до 1, при этом чистая вода соответствует активности воды. Чем меньше массовая доля воды в продукте, тем ниже активность воды. К примеру, такие продукты, как сухофрукты, крекеры и макаронные изделия имеют низкие значения активности воды. Эти продукты имеют достаточно длительный срок хранения, поскольку содержат очень мало воды, доступной для роста микроорганизмов. А рост микроорганизмов, как известно, вызывает порчу продуктов и представляет угрозу здоровью потребителей. Несмотря на то, что существует зависимость между массовой долей воды и активностью воды в пищевых продуктах, эта зависимость не всегда может быть определена. Пищевые продукты могут содержать большое количество воды, но иметь низкое значение активности воды. Многие пищевые добавки в продукте могут «связывать» воду, делая её недоступной для развития микроорганизмов. Наиболее распространенные ингредиенты для «связывания» воды, это — сахар, соль (соль связывает в 6 раз больше воды, чем сахар), пектин и глицерин. Хорошим примером пищевого продукта, содержащего достаточное количество воды при низком значении активности воды, является желе.  
 
 

106.При  выпечке изделий  из теста возникают  денатурация и  дегидратация белков  клейковины. Почему  вода в этом  случае не выделяется  в окружающую среду,  как это происходит  с белками мяса  при варке? 

Масса мяса при тепловой обработке уменьшается  в среднем на 40% преимущественно  за счет выделения воды из свертывающихся белков.В процессе варки вода, выделяемая мясом, поступает в окружающую среду в жидком состоянии, унося с собой из продукта растворенные в ней вещества.

Рассмотрим  на примере выпечке хлеба. В начале выпечки тесто поглощает влагу в результате конденсации паров воды из пекарной камеры; в этот период масса куска теста хлеба несколько увеличивается. После прекращения конденсации начинается испарение влаги с поверхности. Часть влаги при образовании корки испаряется в окружающую среду, а часть (около 50 %) переходит в мякиш. Вследствие этого содержание влаги в мякише горячего хлеба на 1,5...2,5 % выше содержания влаги в тесте. Белки и крахмал при выпечке претерпевают существенные изменения. При 50...70 °С одновременно протекают процессы денатурации (свертывания) белков и клейстеризации крахмала. Белки при этом выделяют воду, поглощенную при замесе теста, уплотняются, теряют эластичность и растяжимость. Прочный каркас свернувшихся белков закрепляет форму хлеба. Влага, выделенная белками, поглощается крахмалом. Однако, этой влаги недостаточно для полной клейстеризации крахмала процесс протекает сравнительно медленно и заканчивается прогреве мякиша до 95...97 °С. Клейстеризуясь, крахмальные зерна прочно связывают влагу, поэтому мякиш хлеба кажется более сухим, чем тесто.

118.Почему  мясо рекомендуется  закладывать в  холодную воду, а  овощи в кипящую?  Ответ поясните.  

При тепловой обработке  продуктов с содержащимися в  них белками, жирами, углеводами, витаминами, минеральными солями происходят большие  изменения. Поэтому тепловую обработку  необходимо проводить рационально, чтобы не только избежать больших  потерь питательных веществ, но и  приготовить вкусное блюдо. Содержатся в мясе некоторых зернобобовых продуктах. Одни из этих животных белков растворимы в воде, другие — в 5—12 %-ном растворе поваренной соли, третьи — не растворимы ни в воде, ни в растворах соли. Все эти свойства белков необходимо знать и учитывать при тепловой обработке продуктов. Например, если в нужно сварить бульон для первого блюда, в какую воду вы положите мясо — в горячую или холодную?При погружении мяса в холодную воду в раствор перейдет больше белков и экстрактивных веществ, следовательно, бульон будет концентрированнее, крепче.

Овощи - важнейший  источник большинства необходимых  для полноценного питания человека минеральных веществ,витаминов. Порой овощи для варки кладут в холодную воду. Содержание витамина С при этом снижается на 15—20%, сахара — на 20—30, протеинов — на 10—15, минеральных солей — на 50%. Чтобы лучше сохранились витамины, овощи для варки закладывайте в кипящую воду. Варят овощи на слабом огне.Это снишает потерю витаминов в овощах.