Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов
Содержание:
ШИФР 76- ВАР. 37
1. Превращения
углеводов при производстве
2. Пищевая ценность масел и жиров. ……………………………………….7
3. Задачи. ……………………………………………………………………..11
Список
литературы. …………………………………………………………15
- 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
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
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
С
реакциями
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 «
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
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.
- 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
В
составе пищевых продуктов
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.
В питании имеет значение не только количество, но и химический состав липидов, особенно содержание полиненасыщенных кислот. Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека. Арахидоновая - синтезируется из линолевой кислоты. Поэтому они получили название «незаменимых» или «эссенциальных» кислот.
Более
50 лет назад была показана необходимость
этих важнейших структурных
Биологическая
активность указанных кислот неодинакова.
Наибольшей активностью обладает арахидоновая
кислота, высокой - линолевая, активность
линоленовой кислоты
Среди
продуктов питания наиболее богаты
полиненасыщенными кислотами
Арахидоновая кислота в продуктах питания содержится в незначительном количестве, а в растительных маслах ее практически вообще нет. В наибольшем количестве арахидоновая кислота содержится в яйцах - 0,5%, субпродуктах - 0,2-0,3, мозгах - 0,5 %.
В настоящее время считают, что суточная потребность в линолевой кислоте должна составлять 4-10 г. Следовательно, состав жирных кислот липидов в пищевых продуктах должен быть сбалансированным: 10 % полиненасыщенных, 60 % мононенасыщенных и 30 % насыщенных.
Важной в питании группой липидов являются фосфолипиды. Они способствуют лучшему усвоению жиров и препятствуют ожирению печени, играют важную роль в профилактике атеросклероза.
Общая потребность человека в фосфолипидах составляет 5 г в сутки.
Ими богаты продукты животного происхождения (печень, мозги, желтки яиц, сливки), нерафинированное растительное масло, бобовые.
Необходимо указать и на физиологическую роль холестерина. Как известно, при повышении уровня холестерина в крови опасность возникновения и развития атеросклероза возрастает. В организме образуется 80 % холестерина, 20 % поступает с пищей. Наибольшее количество холестерина содержится в яйцах - 57%), сливочном масле (0,2-0,3%), субпродуктах (0,1 - 30%). Суточное его потребление с пищей не должно превышать 0,5 г.
Как минимум последние пару десятилетий во всем мире не смолкают споры о том, какие жиры – животные или растительные полезны для организма, да и полезны ли вообще. То объявлялось, что сливочное масло – страшный вред. То вдруг выяснялось, что растительное ничуть не лучше. Да и к маргарину, продукту, по идее, представляющему собой нечто среднее между тем и другим, отношение менялось за это время раз несколько.
Как минимум последние пару десятилетий во всем мире не смолкают споры о том, какие жиры – животные или растительные полезны для организма, да и полезны ли вообще. То объявлялось, что сливочное масло – страшный вред. То вдруг выяснялось, что растительное ничуть не лучше. Да и к маргарину, продукту, по идее, представляющему собой нечто среднее между тем и другим, отношение менялось за это время раз несколько. Поэтому многие хозяйки, до сих пор приходя в магазин, мучительно раздумывают, стоя перед прилавками: что же купить в дом, чтобы и вкусно, и полезно для всей семьи оказалось?
Не слишком жирно?
Для начала стоит уяснить следующее: пищевая ценность масел и жиров не может быть недооценена. Ведь жиры, как класс питательных веществ, настолько же необходимы человеческому организму, насколько и белки с углеводами. Во-первых, жиры – источник энергии, они замедляют процессы старения, помогают поддерживать иммунитет. А как вы думаете, за счет чего наши волосы и кожа выглядят очаровательными и привлекательными? Правильно, за счет жиров!
Во-вторых, растущий организм без жиров никак не сможет правильно развиваться. Особенно мозг. И, в-третьих, именно жиры помогают организму расщеплять и усваивать многие полезные вещества, в частности, витамины. То есть вовсе исключать их из своего рациона никак нельзя.
За границей гораздо меньше шансов купить масло продукт неизвестного происхождения. Там на этот счет существуют достаточно жесткие нормы, которых обязаны придерживаться производители. А за несоблюдение таковых законодательством предусмотрены весьма серьезные меры, вплоть до лишении лицензии. Так, согласно европейским стандартам, маслом можно считать только продукт, содержащий не менее 82,5 процента жиров, полученных из коровьего молока без применения какой-либо химической обработки. Масло продукты для приготовления бутербродов или выпечки имеют собственные названия, например спреды, миксты и т.д. На этикетке обязательно присутствует указание пищевой ценности масел и жиров, список ингредиентов и часто их процентное соотношение. Поэтому покупатель без труда может сориентироваться и выбрать продукт нужного качества.
В
России пока, к сожалению, даже всемогущий
ГОСТ не способен полностью обезопасить
потребителя. Четкие нормы и правила,
соответствующие мировым
Задачи.
- Рассчитайте аминокислотный скор крупы рисовой по треонину, если известно , что в 100г продукта содержится 7г белка и 0,240г треонина. Ответ обоснуйте расчетом.
Решение:
При расчетах биологической ценности пищевых продуктов в качестве эталонного белка используют шкалу ФАО/ВОЗ (1973г.), которая отражает суточную потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах. В 100 г такого белка содержится следующее количество незаменимых аминокислот (г): изолейцин – 4, лейцин – 7, лизин – 5,5, метионин+цистин – 3,5, фенилаланин + тирозин – 6,0, треонин – 4,0, триптофан – 1,0, валин – 5,0.
Для расчета аминокислотного скора незаменимых аминокислот пищевых продуктов пользуется формулой:
АС = а/а¢,
где: АС – аминокислотный скор;
а – содержание незаменимой аминокислоты, г/100 г пищевого белка,
а¢- содержание этой же незаменимой аминокислоты. г/100 г эталонного белка.
Находим содержание треонина в 100г белка данного продукта:
Г - г
г - Х г Х= г
Сравниваем содержание треонин в 100г белка крупы рисовой с содержанием треонина в эталонном белке по шкале FAO/ВОЗ
АС(Лиз)= / =
Таким образом, треонин является лимитирующей аминокислотой для крупы рисовой, так как скор по данной аминокислоте меньше 1.
- Рассчитайте энергетическую ценность печенья сахарного из пшеничной муки высшего сорта. Ответ обоснуйте расчетом.
Решение:
Для расчета энергетической ценности пищевого продукта необходимо знать его химический состав и энергетическую ценность пищевых веществ.
Энергетическая ценность – количество энергии (ккал, кДж), высвобождаемой в организме человека из пищевых веществ продуктов питания для обеспечения его физиологических функций.
Энергетическую ценность (ЭЦ) пищевого продукта рассчитывают по формуле:
ЭЦ = Б × 4,0 + Ж × 9,0 + У × 4,0 + 0.К. × 3,0
где: ЭЦ - энергетическая ценность 100 г пищевого продукта, ккал; Б, Ж, У, О.К. - содержание соответственно белков, жиров, углеводов, органических кислот в 100 г продукта, г; 4,0; 9,0; 4,0; 3,0 - количество ккал образующихся при биологическом окислении соответственно 1 г белков, жиров, углеводов, органических кислот, ккал/г.
При необходимости получения
результатов в кДж общее
Из
таблиц химического состава выписываем
содержание белков, жиров, углеводов
и органических кислот для печенья
сахарного из пшеничной муки высшего сорта
и подставляем их в уравнение:
ЭЦ = × 4,0 + × 9,0 + × 4,0 + × 3,0 = ккал
ЭЦ = + + + = ккал
Ответ: Энергетическая ценность печенья сахарного =
- Рассчитайте аминокислотный скор белков кукурузы по лейцину, если известно , что в 100г продукта содержится 11,9г белка и 1,282г лейцину. Является ли лейцин лимитирующей аминокислотой? Ответ обоснуйте расчетом.
Решение:
В 100 г такого белка содержится следующее количество незаменимых аминокислот (г): изолейцин – 4, лейцин – 7, лизин – 5,5, метионин+цистин – 3,5, фенилаланин + тирозин – 6,0, треонин – 4,0, триптофан – 1,0, валин – 5,0.
Для расчета аминокислотного скора незаменимых аминокислот пищевых продуктов пользуется формулой:
АС = а/а¢,
где: АС – аминокислотный скор;
а – содержание незаменимой аминокислоты, г/100 г пищевого белка,
а¢- содержание этой же незаменимой аминокислоты. г/100 г эталонного белка.
Находим содержание лейцина в 100г белка данного продукта:
Г - г
г - Х г Х= г
Сравниваем содержание лейцина в 100г белка кукурузы с содержанием лейцина в эталонном белке по шкале FAO/ВОЗ
АС(Лиз)= / =
Значит, лейцин не является лимитирующей аминокислотой для кукурузы, так как скор по данной аминокислоте больше 1.
- Рассчитайте степень удовлетворения суточной потребности взрослого человека в энергии, за счет употребления 100г коньяка. Ответ обоснуйте расчетом.
Решение:
Суточный
расхож калорий взрослого человека с весом
тела в 70 кг. И ростом 175 см. равно 3200
кКал. В 100 гр. коньяка содержится 239
кКал. Составив пропорцию рассчитаем
суточную потребности взрослого человека
в энергии, за счет употребления 100г коньяка:
- Рассчитайте
коэффициент биологической
эффективности липидов сливок 20-% жирности, если известно, что в 100 г продукта содержится 20г липидов, 11,94г насыщенных жирных кислот (НЖК), 4,68г олеиновой кислоты, 0,95г полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК). Ответ обоснуйте расчетом.
Решение:
Литература:
- Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов/ Под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгарева – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1987. –360 с.
- Голубев В.Н. Основы пищевой химии. – М.: Биоинформсервис, 1997. – 223 с.