Роль химии в общественном питании. Отсюда и важнейшая область применения глютаминовой кисло­ты—в медицинской практике, для лечения заболеваний централь­ной нервной системы

Копачёва Екатерина, Красненькова Дарья, Пенькова Нина, Степанова Дарья.

АННОТАЦИЯ ПРОЕКТНОЙ РАБОТЫ

1. Название проекта Химия в пищевой промышленности

2.Руководитель проекта Кузьмина Марина Ивановна

3.Учебный предмет, в рамках которого проводится работа по проекту: химия

4.Учебные дисциплины, близкие к теме проекта: биология

5. Состав проектной группы

Копачёва Екатерина 10 Б,

Красненькова Дарья 10 Б,

Пенькова Нина 10 Б,

Степанова Дарья 10 Б.

6 . Тип проекта:

исследовательский

7. Актуальность.

В настоящее время химические вещества широко используются в пищевой промышленности. Ошибки в применении этих продуктов могут привести к печальным последствиям. Проект «Химия в пищевой промышленности» позволят нам повысить уровень знаний в данной области, с которой человек сталкивается ежедневно, и обезопасить свой организм от вредных пищевых добавок.

8. Гипотеза.

В напитках и шоколаде содержится множество пищевых добавок. Некоторые из этих пищевых добавок могут пагубно влиять на организм человека. Исследования позволят избежать употребления шоколада и напитков, в состав которых входят подобные вещества.

9. Цели проекта:

определение содержания пищевых добавок в напитках и шоколаде.

10. Задачи проекта:

- Дать теоретическое описание пищевых добавок;

-Проанализировать состав напитков и шоколада (на наличие пищевых добавок) по этикеткам;

-Представить обзор заболеваний немикробной этиологии, вызванных пищевыми добавками;

-Подвести итоги в виде презентации *Химия в пищевой промышленности*

11. Описание результатов.

Провели анализ напитков и шоколада на наличие пищевых добавок, результаты оформили в виде таблицы.

С помощью исследований продуктов питания мы узнали о безвредности их употребления для человека.

12. Список литературы

Интернет,

электронная энциклопедия Википедия,

Консерванты в пищевой промышленности, «Химия в школе», №1, 2007г, с. 7.,

Химические опыты с шоколадом, « Химия в школе», №8,2006 г, с. 73.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Проектная работа На тему: Химия в пищевой промышленности

Цель работы: Исследование гигиенических аспектов применения пищевых добавок а продуктах питания Задачи: Дать теоретическое описание пищ. добавок; Представить обзор заболеваний немикробной этиологии, вызванных ими; Сделать общий анализ на наличие (или отсутствие) пищ. Добавок в продуктах питания г. Москвы

Актуальность проблемы Современный человек настолько приспособился к активной жизни, что перестал обращать внимания на такие мелочи, как здоровое питание. В ходу сейчас то, что можно есть *на бегу* и быстро насытиться. Но люди забывают, что в такой пище содержится больше вредных веществ, которые пагубно сказываются на нашем здоровье. Мы решили провести некоторые исследования в данной области (пищевые продукты и их состав) и выявить продукты, которые менее вредны для здоровья человека. Основой исследования станут такие широко потребляемые продукты, как шоколад и газированные напитки.

Классификация пищевых добавок Е100-Е182 – красители Е200-Е280 – консерванты Е300-Е391 – антиокислители; регуляторы кислотности Е400-Е481 – стабилизаторы; эмульгаторы; загустители Е500-Е585 – разные Е600-Е637 – усилители вкуса и аромата Е700-Е899 – запасные номера Е900-Е967 – противопенные, глазирователи; улучш. муки; подсластители Е1100-Е1105 – ферментные препараты Запрещенные в РФ: Е121 – цитрус красный 2-краситель Е173-аллюминий; Е240 – формальдегид-консервант

Описание пищевых добавок Органические кислоты: -регуляторы кислотности пищевых продуктов; -антиокислители; - консерванты; -эмульгаторы; -усилители вкуса и запаха; Ароматизаторы пищевых продуктов; Природные подсластители; Синтетические подслащивающие вещества; Натуральные пищевые красители; Синтетические красители.

Пищевые добавки Пищевые добавки – это вещества, добавляемые в продукты питания для придания им желаемых свойств, например, определённого аромата (ароматизаторы), цвета (красители), длительности хранения (консерванты), вкуса, консистенции.

Регуляторы кислотности пищ. продуктов Регуляторы кислотности - вещества, устанавливающие и поддерживающие в пищевом продукте определенное значение pH. Добавление кислот снижает pH продукта, добавка щелочей увеличивает его, а добавка буферных веществ поддерживает pH на определенном уровне. Регуляторы кислотности используются в производстве напитков, мясо- и рыбопродуктов, мармеладов, желе, твердой и мягкой карамели, кислых драже, жевательной резинки, жевательных конфет.

Антиокислители Антиокислители защищают жиры и жиросодержащие продукты от прогорания, предохраняют овощи, фрукты и продукты их переработки от потемнения, замедляют ферментативное окисления вина, пива и безалкогольных напитков. Широко распространено мнение, что антиоксиданты могут предотвратить разрушающее действие свободных радикалов на клетки живых организмов, и тем самым замедлить процесс их старения. Тем не менее многочисленные результаты исследований не подтвердили этой гипотезы

Консерванты Консерванты - вещества, сдерживающие рост микроорганизмов в продукте. При этом, как правило, продукт защищается от появления неприятного вкуса и запаха, плесневения и образования токсинов микробного происхождения. Распространено убеждение, что многие консерванты вредны из-за своего свойства подавлять синтез некоторых белков. Степень их причастности к заболеваниям крови, или раковым заболеваниям не доказана из-за недостаточных исследований в этой области. Однако некоторые диетологи не рекомендуют потреблять в больших количествах продукты, в которых содержатся искусственные консерванты.

Эмульгаторы Эмульгаторы - вещества, обеспечивающие создание эмульсий из несмешивающихся жидкостей. Эмульгаторы часто добавляют в пищевые продукты с целью создания и стабилизации эмульсий и других пищевых дисперсных систем. Эмульгаторы определяют консистенцию пищевого продукта, его пластические свойства, вязкость и ощущение «наполненности» во рту. Поверхностно Активные Вещества в большинстве являются синтетическими веществами, нестойкими к гидролизу. В организме человека они расщепляются на природные, легко усваемые компоненты: глицерин, жирные кислоты, сахарозу, органические кислоты (винную, лимонную, молочную, уксусную).

Эмульгаторы

Усилители вкуса и запаха Свежие овощи, мясо, рыба и другие продукты имеют яркий вкус и аромат за счет содержания в них нуклеотидов. В процессе хранения и промышленной переработки количество нуклеотидов уменьшается, что сопровождается потерей вкуса и аромата продукта. Компания ГИОРД производит усилитель вкуса и аромата Глуринат (также глутамат), который усиливает восприятие вкуса и запаха за счет влияния на вкусовые рецепторы рта. В настоящее время не отмечено сколь-нибудь серьёзного влияния глутамата натрия на организм человека. Тем не менее отмечены случаи аллергических реакций при употреблении в пищу некоторых продуктов с высоким его содержанием.

Ароматизаторы Ароматизаторы пищевые - это пищевые добавки, которые придают продуктам питания необходимые вкусовые и ароматические характеристики. Они применяются в пищевой промышленности для восстановления или усиления органолептических свойств, поскольку запах и вкус могут быть утеряны при хранении и производстве продуктов. К ароматизаторам, идентичным натуральным относятся ванилин, кетон малины, этилацетат, амилацетат, этилформиат и другие. Ароматизаторы в высоких концентрациях, и при длительном применении, могут вызвать, в частности, нарушение функции печени. Такие ароматизаторы, как ионон, цитраль в опытах на животных оказывают негативное влияние на обменные процессы. Их использование в производстве детского питания исключено

Подсластители Подсластители - вещества, используемые для придания сладкого вкуса. Широко используются натуральные и синтетические вещества для подслащивания пищевых продуктов, напитков, лекарственных средств.

Красители Красители добавляются к пищевым продуктам для восстановления природной окраски, утраченной в процессе обработки или хранения, повышения интенсивности природной окраски и окрашивания бесцветных продуктов (например, безалкогольных напитков, мороженного, кондитерских изделий), а также для придания продуктам привлекательного вида и цветового разнообразия.

Пищевые красители, растворяющиеся в тонкой водяной плёнке

Анализ некоторых видов шоколада Линия сравнения Сорта шоколада Nesquik Picnic Kinder Alpen Gold Алёнка №1 Аленка №2 Milky Way Ferrero Rocher 1.Наличие знака ГОСТ или ТУ ТУ 9123-031-00334675 ТУ 9123-002-45257475-03 - ТУ 9125-007-4049419 МСИСО 9001 ТУ-9120-031-00340635 ГОСТ РИСО 9001-2001 ТУ 9125-012-003400664 ГОСТ РИСО 9001-2001 ТУ 9125-026-11489576 - 2.Наличие знака соотв. Рос. стандарт. (РСТ) + + + + + + + + 3.Наличие знака эколог. чистоты - - - - - - - - 4. Жирность % 4,5 3 2,9 3 3 2,8 5,3 2,4 5. Солёность - + - - - - - + 6. Наличие растит. жиров + + + - - - + - 7. Наличие живот. жиров + - + + - - + +

Линия сравнения Сорта шоколада Nesquik Picnic Kinder Alpen Gold Алёнка №1 Аленка №2 Milky Way Ferrero Rocher 8. Наличие пищевых добавок 1. Регулят.кисл. - - - Лим. кисл. - Токамикс - - 2. антиокислит. - - - - - - - - 3. консерванты - - - - - - - - 4. эмульгаторы Е476, Е322 Е322,Е471,Е476 Е322 Е322,Е476 Е322 Е322, Е476 Е322 Е322 5. ароматизат. + + + + + + + + 6. подсластит. - - - - - - - - 7. красители - - - - - - - -

Примечания к таблице №1 Е476-поиплицерин, полирицинолеат – пищ. добавка (уменьшает вязкость шоколада, уменьш.содержание жира) – не оказывает вред. влияния на организм человека Е322-соевый лецитин Е471- моно и диглицериды (вред.) Токамикс-Е306- антиокислитель, стабилизатор для жиров и масел

Анализ некоторых видов безалкогольных напитков Pepsi Coca-Cola Ежевика с таёжными травами Тархун Консерванты Двуокись углерода Е290 Диоксид углерода Е290 Бензоат натрия Е211 Сорбат калия Е202 Консервант Бензоат натрия Е211 Регуляторы кислотности Е338-ортофосфор. К-та Е338-ортофосфор. К-та - - Антиокислители - - Лимонная кислота Лимонная кислота Эмульгаторы - - - - Ароматизаторы Натуральный ароматизатор *Пепси* Натуральный ароматизатор - Ароматизатор, идентичный натуральному *тархун* Подсластители - - *Свитлэнд 200М* - Красители Е150а сах. Колер I -краситель кор. цвета Сахарный колер IV Карамельный колер - Другие особенности Содержание в напитке кофеина (не более 110 мг/л) Содержание в напитке кофеина (алкалоид) Концентрированный сок ежевики; натуральная концентрированная основа *Элеутерокк с травами* Содержание в напитке пряных трав с экстрактом эстрагона РСТ; ТУ 9185-001-17998155 РСТ; ТУ 9185-473-00008064-2000 РСТ; ТУ 9185-011-48848231-99 Эколог. чистый продукт РСТ; ГОСТ 28 188-89

Примечания к таблице №2 Е290-диоксид углерода – консервант Бензоат натрия – Е211-Консервант. Защищает продукты от плесневения и брожения. Сорбат калия- Е202-Сорбат калия - консервант, активно угнетающий дрожжи, плесневые грибы, некоторые виды бактерий, а также угнетающий действие ферментов. За счет этого увеличивается срок годности изделий. Сорбат калия не обладает микробицидным действием, он только замедляет развитие микроорганизмов. Е338-ортофосфорная кислота-регулятор кислотности Е150а-сахарный колер I простой(коричневый) Кофеин-алкалоид

Влияние на здоровье человека Немного выше (при описании добавок) приводились также побочные действия их потребления. В основном это были личные непереносимости в виде аллергических реакций. У следующих добавок есть побочные действия: -Е211-ракообразующая (спорная) -Е471-вредная добавка -Е150а-подозрительная добавка -Кофеин - противопоказан при: повыш. возбудимости, бессоннице, повыш. давлении, атеросклерозе, глаукоме, заболеваниях сердца, стар. возрасте

Общие выводы по исследованиям Подводя итоги исследованиям, остаётся сказать, что умеренное потребление приведенного в таблице шоколада (за исключением Picnic" a , полной безопасности которого исследовательская группа сомневается) и газированных напитков не наносит особенного вреда здоровью человека, т.к. не содержит чрезмерного количества вредных веществ. Частое же употребление газированных напитков не рекомендуется, т.к. в составе их обнаружены сомнительные вещества, которые могут повлиять на организм человека.

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Пищевая химия - раздел опытной химии, занимающийся созданием качественных продовольственных изделий и методов анализа в химии пищевых производств.

Химия пищевых добавок контролирует ввод их в продовольственные изделия для улучшения технологии производства, а также строения и органолептических свойств продукта, увеличения его сроков хранения , повышения пищевой ценности. К числу таких добавок принадлежат:

• стабилизаторы
• вкусовые вещества и ароматизаторы
• интенсификаторы вкуса и запаха
• пряности

Создание искусственной пищи также является предметом пищевой химии. Это изделия, которые получают из белков, аминокислот, липидов и углеводов , предварительно выделенных из природного сырья или полученных направленным синтезом из минерального сырья . К ним добавляют пищевые добавки, а также витамины, минеральные кислоты, микроэлементы и прочие вещества, которые придают продукту не только питательность, но так же цвет, запах и необходимую структуру. В качестве природного сырья используют вторичное сырье мясной и молочной промышленности , семена, зеленую массу растений, гидробионты , биомассу микроорганизмов, например, дрожжей . Из них методами химии выделяют высокомолекулярные вещества (белки, полисахариды) и низкомолекулярные (липиды , сахара , аминокислоты и другие). Низкомолекулярные пищевые вещества получают также микробиологическим синтезом из сахарозы , уксусной кислоты , метанола , углеводородов , ферментативным синтезом из предшественников и органическим синтезом (включая асимметрический синтез для оптически активных соединений). Различают синтетическую пищу, получаемую из синтезируемых веществ, например, диеты для лечебного питания, комбинированные продукты из натуральных продуктов с искусственными пищевыми добавками, например, колбасно-сосисочные изделия, фарш, паштеты , и аналоги пищевых продуктов, имитирующие какие-либо натуральные продукты, например, черную икру.

Напишите отзыв о статье "Пищевая химия"

Литература

1. Несмеянов А. Н. Пища будущего. М.: Педагогика, 1985. - 128 с.
2. Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.

Отрывок, характеризующий Пищевая химия

Пьер удивленно и наивно смотрел через очки то на него, то на княгиню и зашевелился, как будто он тоже хотел встать, но опять раздумывал.
– Что мне за дело, что тут мсье Пьер, – вдруг сказала маленькая княгиня, и хорошенькое лицо ее вдруг распустилось в слезливую гримасу. – Я тебе давно хотела сказать, Andre: за что ты ко мне так переменился? Что я тебе сделала? Ты едешь в армию, ты меня не жалеешь. За что?
– Lise! – только сказал князь Андрей; но в этом слове были и просьба, и угроза, и, главное, уверение в том, что она сама раскается в своих словах; но она торопливо продолжала:
– Ты обращаешься со мной, как с больною или с ребенком. Я всё вижу. Разве ты такой был полгода назад?
– Lise, я прошу вас перестать, – сказал князь Андрей еще выразительнее.
Пьер, всё более и более приходивший в волнение во время этого разговора, встал и подошел к княгине. Он, казалось, не мог переносить вида слез и сам готов был заплакать.
– Успокойтесь, княгиня. Вам это так кажется, потому что я вас уверяю, я сам испытал… отчего… потому что… Нет, извините, чужой тут лишний… Нет, успокойтесь… Прощайте…
Князь Андрей остановил его за руку.
– Нет, постой, Пьер. Княгиня так добра, что не захочет лишить меня удовольствия провести с тобою вечер.
– Нет, он только о себе думает, – проговорила княгиня, не удерживая сердитых слез.
– Lise, – сказал сухо князь Андрей, поднимая тон на ту степень, которая показывает, что терпение истощено.
Вдруг сердитое беличье выражение красивого личика княгини заменилось привлекательным и возбуждающим сострадание выражением страха; она исподлобья взглянула своими прекрасными глазками на мужа, и на лице ее показалось то робкое и признающееся выражение, какое бывает у собаки, быстро, но слабо помахивающей опущенным хвостом.
– Mon Dieu, mon Dieu! [Боже мой, Боже мой!] – проговорила княгиня и, подобрав одною рукой складку платья, подошла к мужу и поцеловала его в лоб.
– Bonsoir, Lise, [Доброй ночи, Лиза,] – сказал князь Андрей, вставая и учтиво, как у посторонней, целуя руку.

Друзья молчали. Ни тот, ни другой не начинал говорить. Пьер поглядывал на князя Андрея, князь Андрей потирал себе лоб своею маленькою рукой.
– Пойдем ужинать, – сказал он со вздохом, вставая и направляясь к двери.

Все отрасли пищевой промышленности неразрывно связаны с развитием химии. Уровень развития биохимии в большинстве отраслей пищевой промышленности характеризует и уровень развития отрасли.

Как мы уже сказали, основные технологические процессы винодельческой, хлебопекарной, пивоваренной, табачной, пищекислотной, соковой, квасоваренной, спиртовой промышленности построены на биохимических процессах. Вот почему совершенствование биохимических процессов и в соответствии с этим осуществление мер по совершенствованию всей технологии производства - главная задача ученых и работников промышленности. Работники ряда производств постоянно заняты селекцией - подбором высокоактивных рас и штаммов дрожжей. Ведь от этого зависят выход и качество вина, пива; выход, пористость и вкусовые качества хлеба. На этом участке достигнуты серьезные результаты: наши отечественные дрожжи по своей «работоспособности» отвечают возросшим требованиям технологии.

Примером могут служить выведенные работниками Киевского завода шампанских вин в содружестве с Академией наук УССР дрожжи расы К-Р, которые хорошо осуществляют функции сбраживания в условиях непрерывного процесса шампанизации вина; благодаря этому процесс производства шампанского сократился на 96 часов. Для нужд народного хозяйства расходуются десятки и сотни тысяч тонн пищевых жиров, в том числе значительная доля для производства моющих средств и олифы. Между тем в производстве моющих средств значительное количество пищевых жиров (при существующем уровне техники - до 30 процентов) можно заменить синтетическими жирными кислотами и спиртами. Это высвободило бы весьма значительное количество ценных жиров для продовольственных целей.

На технические цели, например на производство клеящих средств, также расходуется большое количество (многие тысячи тонн!) пищевого крахмала и декстрина. И тут на помощь приходит химия! Еще в 1962 году некоторые заводы начали применять для наклейки этикеток взамен крахмала и декстрина синтетический материал - полиакриламид. В настоящее время большинство заводов - винодельческих, пиво-безалкогольных, шампанских вин, консервных и т. п. - переходят на синтетические клеящие средства. Так, синтетический клей АТ-1, состоящий из смолы МФ-17 (мочевина с формальдегидом) с добавлением КМЦ (карбоксиметилцеллюлозы), находит все более широкое применение.

Пищевая промышленность перерабатывает значительное количество пищевых жидкостей (виноматериалы, вина, пиво, пивное сусло, квасное сусло, плодово-ягодные соки), которые по природе своей обладают агрессивными свойствами по отношению к металлу. Эти жидкости иногда в процессе технологической обработки содержатся в неприспособленной или малоприспособленной таре (металлические, железобетонные и другие емкости), что ухудшает качество готового продукта.

Сегодня химия представила пищевой промышленности множество различных средств для покрытия внутренних поверхностей различных емкостей - резервуаров, баков, аппаратов, цистерн. Это эпросин, лак ХС-76, ХВЛ и другие, которые целиком предохраняют поверхность от любого воздействия и совершенно нейтральны и безвредны. Широкое применение в пищевой промышленности находят синтетические пленки, изделия из пластмасс, синтетические укупорочные материалы.

В кондитерской, консервной, пищеконцентратной, хлебопекарной промышленности для расфасовки различных изделий успешно используется целлофан. В полиэтиленовую пленку заворачивают хлебобулочные изделия, и они лучше и дольше сохраняют свежесть, медленнее черствеют.

Пластмассы, ацетилцеллюлозная пленка и полистирол находят с каждым днем все большее применение для изготовления тары под расфасовку кондитерских изделий, для расфасовки повидла, джема, варенья и для приготовления различных коробок и других видов упаковка Дорогостоящее импортное сырье - прокладки из коркового дерева для укупорки вина, пива, безалкогольных напитков, минеральных вод - прекрасно заменяют различные виды прокладок из полиэтилена, полиизобутилена и других синтетических масс.

Химия активно служит и продовольственному машиностроению. Капрон применяется для изготовления быстроизнашивающихся деталей, карамелештампующих машин, втулок, прихватов, бесшумных шестерен, капроновых сеток, фильтровальной ткани; в винодельческой, ликеро-водочной и пиво-безалкогольной отраслях капрон идет для деталей к этикетировочным, бракеражным и разливочным автоматам.

С каждым днем все шире «внедряются» в пищевое машиностроение пластические массы - для изготовления различных транспортерных столов, бункеров, приемников, элеваторных ковшей, труб, кассет для расстойки хлеба и многих других деталей и узлов.

Неуклонно растет вклад большой химии в индустрию питания,

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Кафедра Технологии бродильных производств и консервирования

Учебно-методический комплекс

для студентов дневной и заочной формы обучения

по специальности «Технология бродильных производств и виноделие»

Пищевая химия

Предисловие

Учебно-методический комплекс по курсу «Пищевая химия» предназначен для знакомства с теоретическими материалами изучаемого курса «Пищевая химия», включает лабораторный практикум для выполнения лабораторных работ, требования к оформлению контрольных работ студентов заочной формы обучения, варианты контрольных работ для студентов заочной формы обучения, вопросы к зачету по курсу «Пищевая химия».

Целью изучения дисциплины «Пищевая химия» является получение студентами знаний о химическом составе пищевого сырья, полуфабрикатов, готовых продуктов, об общих закономерностях химических процессов, протекающих при переработке сырья в готовый продукт, о роли основных компонентов пищи в жизнедеятельности организма человека. Знакомство с порядком расчета пищевой и энергетической ценности продуктов питания.

Задача дисциплины - изучение основных составных веществ пищевых продуктов и их роль в питании человека; ознакомление с основными химическими процессами, протекающими в результате хранения и переработки сырья в готовый продукт, с нормами ежедневного потребления пищевых веществ. Изучение теории рационального питания человека.

Знания, приобретенные студентами при изучении курса «Пищевая химия» базируются на знаниях, полученных при изучении дисциплин «Органическая химия», «Биохимия», а в ходе дальнейшего обучения, закрепляются и углубляются при изучении специальных дисциплин: «Технология отрасли», «Химия отрасли».

В результате изучения данной дисциплины студенты должны-

ЗНАТЬ: Основные компоненты пищевых продуктов, их суточное потребление и роль в физиологии питания человека; основные превращения составных веществ продуктов питания в организме человека и в процессе переработки сырья в готовую продукцию.

УМЕТЬ: Рассчитывать пищевую и энергетическую ценность продуктов и ее изменение при введении новых добавок; определять основные компоненты сырья, полуфабрикатов, готовой продукции; прогнозировать изменение состава, свойств пищевых продуктов при различных видах технологической обработки сырья и полуфабрикатов.

Конспект лекций включает основные разделы изучаемого курса.

Знания, приобретенные студентами при изучении курса «Пищевая химия», в дальнейшем, закрепляются и углубляются при изучении специальных дисциплин.

Перед сдачей зачета студенты должны проработать теоретический материал как представленный в данном учебном пособии, так и изложенный в лекционном материале и специальной литературе.

Программа курса «Пищевая химия» составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 655600 «Производство продуктов питания из растительного сырья» для специальности 260402 «Технология бродильных производств и виноделие», утвержденного 23.03.00 г., № гос. рег. 185тех/дс.

Программа содержит теоретический курс, содержание которого подробно приведено в представленном методическом комплексе. Кроме этого программа дисциплины «Пищевая химия» включает лабораторные работы для студентов всех форм обучения, контрольную работу для студентов заочной формы обучения. Содержание лабораторных работ приведено в лабораторном практикуме.

Введение. Предмет и задачи курса. Проблемы повышения пищевой ценности, качества и безопасности продуктов питания, роль химических превращений, происходящих при производстве и хранении пищевых продуктов. Макро и микронутриенты пищевого сырья. Их превращение в процессе хранения и переработки пищевого сырья.

Основы рационального питания. Краткие сведения о химии пищеварения. Основные принципы теории сбалансированного питания. Определение пищевой и энергетической ценности продуктов питания.

Углеводы сырья и готовых продуктов. Характеристика углеводов сырья и готовой продукции бродильных производств: моно-, олиго- и полисахариды. Основные превращения углеводов в процессе хранения и переработки сырья в готовую продукцию: химические превращения (инверсия, реверсия, карамелизация, оксиметилфурфурольное разложение, реакция меланоидинообразования), ферментативные превращения (дыхание, брожение, гидролиз). Технологическая роль углеводов. Пищевая ценность углеводов.

Белки сырья и готовых продуктов. Характеристика аминокислот, белков сырья и готовой продукции. Ферментативные и неферментативные превращения азотистых веществ при переработке сырья: (гидролиз, коагуляция и денатурация, пенообразование, гидратация, меланоидинообразование). Роль азотистых веществ в формировании качества напитков. Пищевая ценность белков и аминокислот.

Липиды сырья и готовых продуктов. Классификация липидов сырья и готовой продукции, превращения при производстве продуктов питания: гидролиз, гидрирование, окисление. Пищевая ценность липидов.

Пищевые кислоты в сырье и готовой продукции. Роль и значение пищевых кислот в сырье и продуктах питания. Изменения пищевых кислот при переработке сырья.

Витамины сырья и готовой продукции. Классификация витаминов сырья и готовой продукции. Суточное потребление и пищевые источники витаминов. Общие причины потери витаминов в пищевых продуктах. Изменения витаминов, обусловленные технологическими процессами. Способы сохранения витаминов в пищевых продуктах. Витаминизация пищи.

Минеральные вещества в пищевых продуктах. Роль и значение минеральных веществ в сырье и продуктах питания. Микро- и макроэлементы, суточное потребление и пищевые источники. Влияние минеральных веществ на организм человека. Изменения состава минеральных веществ при технологической переработке сырья.

Фенольные вещества сырья и готовой продукции бродильных производств. Классификация фенольных веществ сырья и готовой продукции. Превращения в процессе переработки и хранения (ферментативное окисление, изменение полифенолов под влиянием химического состава среды, металлов). Роль фенольных веществ в формировании качества напитков. Пути предотвращения окисления полифенолов.

Ферменты сырья и пищевых продуктов. Классификация ферментов. Роль и значение ферментов в сырье и пищевых продуктах. Влияние ферментов на сохранность пищевого сырья, технология переработки сырья и качество пищевых продуктов. Применении ферментов в пищевых технологиях.

Вода в сырье и пищевых продуктах. Свободная и связанная влага, активность воды и стабильность пищевых продуктов.

Экология пищи. Медико-биологические требования к пищевым продуктам. Создание здоровых продуктов питания.

1. Основы рационального питания человека

1.1 Химия пищеварения

Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме веществ, входящих в состав пищи называется пищеварением. Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела человека, а также необходимых для регулирования функций организма.

Продукты, употребляемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде, представляют собой сложные системы с единой внутренней структурой и общими физико-химическими свойствами. Пищевые продукты имеют разнообразную химическую природу и химический состав.

Пищеварение является начальным этапом ассимиляции пищевых веществ. В процессе пищеварения пищевые вещества сложного химического состава расщепляются на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом человека.

Пищеварительный аппарат человека включает пищеварительный канал или желудочно-кишечный тракт. В состав желудочно-кишечного тракта входят:

Ротовая полость,

Пищевод, желудок,

Двенадцатиперстная кишка,

Тонкий кишечник, толстый кишечник,

Прямая кишка,

Основные железы - слюнные железы, печень, желчный пузырь, поджелудочная железа.

Превращение пищевых веществ в процесссе пищеварения осуществляется в три этапа:

Полостное пищеварение: процесс пищеварения происходит в пищевых полостях - ротовой, желудочной, кишечной. Эти полости удалены от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы). Полостное пищеварение обеспечивает интенсивное начальное пищеварение.

Мембранное пищеварение: осуществляется с помощью ферментов, сосредоточенных на микроворсинках, расположенных по стенкам тонкого кишечника. Мембранное пищеварение осуществляет гидролиз пищевых веществ.

Всасывание. Простые растворимые вещества, которые образуются в процессе пищеварения, всасываются через стенки тонкого и толстого кишечника в кровь и переносятся по организму человека.

Каждый компонент пищи имеет свою схему процесса переваривания и усвоения.

Усвоение углеводов. Из полисахаридов переваривается крахмал, содержащийся в растительной пище и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Переваривание крахмала и гликогена проходит поэтапно.

Гидролиз крахмала и гликогена начинается в ротовой полости при действии ферментов амилаз, находящихся в слюне. Затем гидролиз продолжается в желудке и двенадцатиперстной кишке. Крахмал и гликоген постепенно расщепляется на декстрины, мальтозу, глюкозу. Гидролиз пищевых дисахаридов катализируют ферменты, находящиеся в наружном слое эпителия тонкого кишечника. Сахароза при действии фермента сахараза (инвертаза) расщепляется до глюкозы и фруктозы, лактоза при действии фермента лактаза (в-галактозидаза) расщепляется до галактозы и глюкозы, мальтоза при действии фермента мальтаза расщепляется до двух молекул глюкоза. Моносахариды или простые гексозы всасываются эпителиальными клетками кишечника в кровь и доставляются в печень.

Усвоение белков. Белки пищи расщепляются протеолитическими ферментами до аминокислот, процесс происходит в желудке, двенадцатипертсной кишке, тонком кишечнике поэтапно.

В желудке переваривание белков проходит в кислой среде, в двенадцатиперстной кишке и кишечнике в слабощелочной среде. В процессе расщепления белков участвуют различные протеолитические ферменты: пепсин, трипсин, аминопептидаза, карбоксипептидаза и другие.

Усвоение липидов. Процесс осуществляется в тонком кишечнике. Фермент липаза выделяется поджелудочной железой. При гидролизе липидов, под воздействием фермента липаза, образуются свободные жирные кислоты, глицерин, фосфорная кислота, холин. Эти компоненты эмульгируются желчными кислотами, затем всасываются в лимфу, а из нее поступают в кровь.

Пищевые продукты в организме человека выполняют три основные функции:

снабжение материалом для построения тканей человека;

обеспечение энергией, необходимой для поддержания жизнедеятельности и совершения работы;

обеспечение веществами, играющими важную роль в регулировании обмена веществ в организме человека.

1.2 Теория сбалансированного питания

Теория рационального питания базируется на трех основных принципах:

1. Баланс энергии. Энергия, ежедневно поступающая с пищей, должна соответствовать энергии, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности.

2. Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ.

3. Режим питания. Соблюдение определенного времени и числа приемов пищи, рациональное распределение пищи при каждом приеме.

Баланс энергии. Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трех главных функций, связанных с жизнедеятельностью организма человека. Сюда включены: основной обмен, переваривание пищи, мышечная деятельность.

Основной обмен - это минимальное количество энергии необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии покоя (во время сна). Для мужчин эта энергия составляет 1600 ккал, для женщин - 1200 кал.

Переваривание пищи связано со специфическим динамическим действием пищи в отсутствии мышечной активности. Основной обмен у человека за счет специфического динамического действия пищи увеличивается на 10-15 %, что соответствует 140-160 ккал в сутки.

Мышечная деятельность определяется активностью образа жизни человека, характером работы человека. На мышечную деятельность расходуется 1000-2500 ккал.

На выполнение всех функций организма суммарно человек затрачивает 2200-2400 ккал для женщин и 2550-2800 ккал для мужчин. При выполнении больших физических нагрузок (занятия спортом, труд шахтеров, строителей и т.д.) энергетические затраты человека увеличиваются до 3500 - 4000 ккал. В случае положительного баланса энергии в течение длительного времени, избыток поступающей энергии аккумулируется в виде жира в жировой ткани, что приводит к избыточной массе тела.

Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ. В состав полноценного пищевого рациона должны входить питательные вещества пяти классов: белки (в том числе незаменимые аминокислоты), липиды (в том числе незаменимые жирные кислоты), углеводы (в том числе пищевые волокна), витамины, минеральные вещества.

Суточная потребность организма человека в углеводах составляет 400-500 г, на долю сахарозы приходится 10-20 % от общего количества углеводов. Углеводы являются основным источником энергии для человека. Пищевые волокна - клетчатка, пектин, гемицеллюлозы стабилизируют деятельность пищеварительного тракта. Клетчатка и гемицеллюлозы очищают кишечник, а пектин связывает и выводит из организма вредные вещества. Суточная потребность в пищевых волокнах составляет 25 г, в пектине - 5 г.

Суточная потребность организма человека в липидах составляет 102 г, в том числе растительные 72 г. Липиды являются основным источником энергии, участвуют в синтезе холестерина, других стероидов. Оптимальным является соотношение растительного и животного жира 7: 3. При этом обеспечивается сбалансированное поступление различных жирных кислот: 30 % насыщенных, 60 % мононенасыщенных, 10 % полиненасыщенных жирных кислот. Суточная потребность в незаменимых жирных кислотах (линолевой кислоты, линоленовой кислоты) составляет 3 - 6 г.

Физиологически ценными являются фосфолипиды, которые необходимы для обновления клеток и внутриклеточных структур. Суточная потребность в фосфолипидах составляет 5 г.

Суточная потребность организма человека в белках составляет 85 г, в том числе белков животного происхождения 50 г. Белки, поступающие с пищей, выполняют функции строительного материала, для синтеза и обновления белков, обеспечивают гормональный обмен, являются источником энергии. Для нормального питания количество незаменимых аминокислот в пищевом рационе должно составлять 36 - 40 %, что обеспечивается соотношением в продуктах питания белков растительных и животных 45:55 %.

Витамины и витаминоподобные вещества участвуют в метаболизме веществ в организме человека, входят в состав коферментов и ферментов, влияют на процессы обмена веществ в организме человека. Потребность человека в витаминах должна удовлетворяться за счет потребления натуральных продуктов. Суточная потребность в витаминах приведена в таблице 6.1.

Минеральные вещества необходимы для нормального питания, они выполняют различные функции: входят в структурные компоненты костей, являются электролитами при поддержании водно-солевого состава крови и тканей, являются простетическими группами в составе различных ферментов, влияют на процессы обмена веществ в организме человека. Суточное содержание в пищевом рационе минеральных веществ, представлено в таблице 4.1. Оптимальное соотношение основных макроэлементов - кальция, фосфора, магния должно составлять 1: 1,5: 0,5 или в граммах 800: 1200: 400.

Очень важно с пищей обеспечить поступление в организм необходимых пищевых веществ в оптимальном количестве и в нужное время. Потребность в различных пищевых веществах и энергии зависит от пола, возраста, характера трудовой деятельности человека, климатических условий и ряда других факторов.

Нормы потребления важнейших пищевых веществ и энергии для взрослого человека приведены в таблице 1.1.

Режим питания базируется на четырех правилах:

Регулярность питания,

Дробность питания,

Рациональный подбор продуктов,

Оптимальное распределение пище в течение дня.

Таблица 1.1 Нормы потребления пищевых веществ и энергии

Пищевое вещество	Суточная потребность,
В том числе животные
Незаменимые аминокислоты, г
Усвояемые углеводы, г
В том числе моно- и дисахариды
Липиды, г В том числе растительные
Незаменимые жирные кислоты, г
Фосфолипиды, г
Растительные липиды, г
Пищевые волокна, г В том числе пектин, г
Энергетическая ценность, ккал

Регулярность питания связана с соблюдением времени приема пищи. У человека формируется рефлекс выделения пищеварительного сока, что обеспечивает нормальное переваривание и усвоение пищи.

Дробность питания должна составлять 3-4 приема в сутки. При трехразовом приеме завтрак должен составлять 30 % пищевого рациона, обед 45-50 %, а ужин 20-25 %. Ужин не должен превышать трети дневного рациона.

Рациональный подбор продуктов при каждом приеме пищи должен обеспечить оптимальные условия для усвоения пищи. Белки животного происхождения рекомендуется употреблять в первой половине дня, молочную и растительную пищу - во второй.

Оптимальное распределение пищи в течение дня обеспечивает равномерную нагрузку на пищеварительную систему.

1.3 Определение энергетической и пищевой ценности продуктов питания

На основании норм потребности человека в основных пищевых веществах и данных о химическом составе пищевых продуктов можно рассчитать пищевую ценность продукта, а также составить индивидуальный рацион питания.

Под пищевой физиологической ценностью продукта питания понимают сбалансированное содержание в пищевом продукте усвояемых незаменимых веществ: незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ, ненасыщенных жирных кислот. Понятие пищевой ценности включает также оптимальное соотношение в пищевых продуктах белков, жиров, углеводов, которое составляет 1: 1,2: 4 или 85: 102: 360 граммов. При расчете пищевой ценности продукта определяется процентное содержание в продукте пищевых веществ: минеральных веществ (кальция, магния и т.д.), витаминов (тиамина, аскорбиновой кислоты и т.д.), от оптимального суточного потребления этого вещества. По полученным результатам делается вывод о полноценности или неполноценности продукта питания по его составу.

Энергия, которая освобождается из пищевых веществ в процессе биологического окисления используется для обеспечения физиологических функций организма, определяет энергетическую ценность пищевого продукта.

Энергетическую ценность продуктов питания принято выражать в килокалориях, расчет ведут на 100 г продукта. При необходимости пересчета в системе СИ используют переводной коэффициент 1 ккал = 4,184 кДж. Коэффициенты пересчета энергетической ценности важнейших составных частей сырья и пищевых продуктов составляют:

Белки - 4 ккал;

Углеводы - 4 ккал;

Сумма моно - и дисахаридов - 3,8 ккал;

Жиры - 9 ккал;

Органические кислоты - 3 ккал

Спирт этиловый - 7 ккал.

Пищевые продукты
Хлеб и хлебопродукты в пересчете на муку
Картофель
Овощи и бахчевые
Фрукты и ягоды
Мясо и мясопродукты
Рыба и рыбопродукты
Молоко и молочные продукты в пересчете на молоко
Молоко цельное
Молоко обезжиренное
Масло животное (21,7)*
Творог (4,0)*
Сметана и сливки (9,0)*
Сыр, брынза (8,0)*
Яйца, штук
Масло растительное, маргарин

Для расчета пищевой и энергетической ценности продуктов необходимо знать химический состав продуктов. Эти сведения можно найти в специальных справочниках.

Энергетическая ценность продукта рассчитывается по формуле 1.1

Э = (Х белок Ч 4) + (Х углеводы Ч4) + (Х жиры Ч 9) + (Х орг.кислоты Ч3) + (Х спирт Ч 7) (1.1)

По уровню энергетической ценности (калорийности) пищевые продукты делятся на четыре группы:

Особо высокоэнергетичные (шоколад, жиры) 400 - 900 ккал

Высокоэнергетичные (сахар, крупа) 250 - 400 ккал

Среднеэнергетичные (хлеб, мясо) 100 - 250 ккал

Низкоэнергетичные (молоко, рыба, овощи, фрукты) до 100 ккал

На выполнение всех функций организма человек затрачивает ежедневно 2200-2400 ккал для женщин и 2550-2800 ккал для мужчин. При повышенных физических нагрузках затраты энергии возрастают до 3500 - 4000 ккал.

2. Белковые вещества

2.1 Классификация белков

Белковыми веществами называются высокомолекулярные органические соединения, молекулы которых состоят из остатков 20 различных б-аминокислот. Белки играют огромную роль в деятельности живых организмов, в том числе и человека. Наиболее важными функциями белков являются:

Структурная функция (соединительные ткани, мышцы, волосы и т.д.); каталитическая функция (белки входят в состав ферментов);

Транспортная функция (перенос кислорода гемоглобином крови); защитная функция (антитела, фибриноген крови),

Сократительная функция (миозин мышечной ткани); гормональная (гормоны человека);

Резервная (ферритин селезенки). Резервная или питательная функция белков заключается в том, что белки используются организмом человека для синтеза белков и биологически активных соединений на основе белка, которые регулируют процессы обмена в организме человека.

Белки состоят из остатков б - аминокислот соединенных пептидной связью (- СО - NН -), которая образуется за счет карбоксильной группы первой аминокислоты и б - аминогруппы второй аминокислоты.

Существует несколько видов классификации белков.

Классификация по строению пептидной цепочки: различают спиралевидную форму в виде б - спирали и складчатую структуру в виде в - спирали.

Классификация по ориентации белковой молекулы в пространстве:

1.Первичная структура представляет собой соединение аминокислот в простейшую линейную цепь за счет только пептидных связей.

2.Вторичная структура представляет собой пространственное расположение полипептидой цепи в виде Ь - спирали или в - складчатой структуры. Структура удерживается за счет возникновения водородных связей между соседними пептидными связями.

3.Третичная структура представляет собой специфическое укладывание Ь - спирали в виде глобул. Структура удерживается за счет возникновения связей между боковыми радикалами аминокислот.

4.Четвертичная структура представляет собой соединение нескольких глобул, находящихся в состоянии третичной структуры, в одну укрупненную структуру, обладающую новыми свойствами, не характерными для отдельных глобул. Глобулы удерживаются за счет возникновения водородных связей.

Поддержание характерной пространственной третичной структуры белковой молекулы осуществляется за счет взаимодействия боковых радикалов аминокислот между собой с образованием связей: водородных, дисульфидных, электростатических, гидрофобных. Конфигурации перечисленных связей приведены на рисунке 2.1.

Классификация по степени растворимости белка.

Водорастворимые белки имеют небольшую молекулярную массу, их представляют альбумины яйца.

Солерастворимые белки растворяются в 10 % растворе хлорида натрия, их представляют глобулины: белок молока казеин, белок крови глобулин.

Щелочерастворимые белки растворяются в 0,2 % растворе гидроксила натрия, их представляют глютелины: белок клейковины пшеницы.

Спирторастворимые белки растворяются в 60-80 % спирте, их представляют проламины: белки злаковых культур.

Классификация по строению белка.

Белки по строению белковой молекулы разделяются на простые или протеины и сложные или протеиды. В состав простых белков входят только аминокислоты, в состав сложных белков входят аминокислоты (апобелок) и вещества небелковой природы (простетическая группа), которая включает: фосфорную кислоту, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и т.д.

Протеиды подразделяются на подгруппы в зависимости от состава небелковой части:

Липопротеиды состоят из белка и остатков липидов, они входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток.

Гликопротеиды состоят из белка и высокомолекулярных углеводов, входят в состав яичного белка.

Хромопротеиды состоят из белка и красящих веществ - пигментов, имеющих в своем составе металлы, например гемоглобин содержит железо.

Нуклеопротеиды состоят из белка и нуклеиновых кислот, входят в состав протоплазмы клеток и в ядро клетки.

Фосфопротеиды состоят из белка и фосфорной кислоты, входят в состав клетки.

2.2 Неферментативные превращения белков

Белки находят применение в производстве пищевых продуктов не только как питательные ингредиенты, они обладают специфическими свойствами - функциональными свойствами, которые обеспечивают структуру, влияют на технологию производства пищевого продукта.

Водосвязывающая способность или гидратация. Белки способны связывать воду, то есть проявляют гидрофильные свойства. При этом белки набухают, увеличивается их масса и объем. Гидрофильность клейковинных белков - один из признаков, характеризующих качество зерна и муки. Цитоплазма клетки представляет стабилизированную суспензию из молекул белка. В процессе технологической переработки сырья происходит связывание воды, продукты увеличиваются в объеме - набухают.

Виды связей в молекуле белка. Водородные: 1- между пептидными группами; 2 - между карбоксильной группой (аспарагиновая и глютаминовыя кислоты) и спиртовым гидроксилом (серин); 3- между фенольным гидроксилом и имидозолом. Электростатическое взаимодействие: 4 -между основанием и кислотой (аминогруппой лизина и карбоксильной группой аспарагиновой и глютаминовой аминокислот). Гидрофобные: 5 -при участии лейцина, изолейцина, валина, аланина; 6 - с участием фенилаланина.

Денатурация белков - это процесс изменения пространственной структуры белка под влиянием внешних факторов: нагревание, механическое воздействие, химическое воздействие, физическое воздействие и т. д. При денатурации распадается четвертичная, третичная, вторичная структура белка, но сохранятся первичная структура и не изменяется химический состав белка. При денатурации меняется физические свойства белка: снижается растворимость и водосвязывающая способность, теряется биологическая активность белка. Одновременно увеличивается активность некоторых химических групп, облегчается ферментативный гидролиз белка.

При технологической переработке сырья (очистка, перемешивание, варка, обработка химическими реагентами, использование вакуума или повышенного давления) белки подвергаются денатурации, что повышает степень их усвоения.

Пенообразование. Белки способны образовывать высококонцентрированные системы жидкость - газ, твердое тело - газ в виде пены. Белки выполняют функцию пенообразователей в кондитерской промышленности (суфле, пастила), в хлебопечении, в производстве пива. Поверхность газовых пузырьков покрывает жидкая или твердая оболочка, состоящая из белков. При истончении этой оболочки газовые пузырьки лопаются, происходит коалисценция или слияние пузырьков, пена становится рыхлой, менее стойкой. Устойчивость структуры пены является важным фактором повышения качества пищевых продуктов, в том числе и пива.

Меланоидинообразование (реакция Майяра). При взаимодействии аминогрупп белков и аминокислот с карбонильными группами углеводов происходит реакция меланоидинообразования. Это окислительно-восстановительный процесс с образованием различных промежуточных продуктов, конечные продукты реакции - меланоидины имеют коричневый цвет, влияют на цвет и вкус готовых продуктов. Реакция Майяра происходит при сушке солода, при кипячении сусла с хмелем, при выпечке хлеба, при варке сахарных сиропов, при переработке овощей и фруктов. Скорость и глубина реакции меланоидинообразования зависит от состава продукта, уровня рН среды (более благоприятна слабощелочная среда), температура, влажность. Меланоидинообразование снижает активность витаминов и ферментов, что приводит к снижению пищевой ценности продуктов.

2.3 Ферментативный гидролиз белков

Гидролиз белков осуществляют протеолитические ферменты. Большое разнообразие протеолитических ферментов связано со специфичностью их воздействия на белок. Место приложения или действия протеолитического фермента связано со структурой радикалов, находящихся рядом с пептидной связью. Пепсин расщепляет связь между фенилаланином и тирозином, глутаминовой кислотой и цистином (метионином, глицином), между валином и лейцином. Трипсин расщепляет связь между аргинином (лизином) и другими аминокислотами. Химотрипсин - между ароматическими аминокислотами (триптофан, тирозин, фенилаланин) и метионином. Аминопептидазы действуют со стороны N - концевой аминокислоты, карбоксипептидазы со стороны С - концевой аминокислоты. Эндопептидазы разрушают белок внутри молекулы, экзопептидазы - действуют с конца молекулы. Для полного гидролиза белковой молекулы необходим набор большого количества различных протеолитических ферментов.

2.4 Пищевая ценность белков

Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава по содержанию незаменимых аминокислот. В эту группу входят аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека. К незаменимым аминокислотам относят аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, лизин, треонин, метионин, триптофан. Аминокислоты аргинин и гистидин относятся к частично заменимым, так как они медленно синтезируются организмом человека. Отсутствие в пище одной или нескольких незаменимых аминокислот приводит к нарушению деятельности центральной нервной системы, останавливают рост и развитие организма, к неполному усвоению других аминокислот. Биологическая ценность белков рассчитывается по аминокислотному скору (а.с.). Аминокислотный скор выражается в процентах, представляющих отношение содержания незаменимой аминокислоты в исследуемом белке продукта к ее количеству в эталонном белке. Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям человека в каждой незаменимой аминокислоте. Аминокислота, скорость которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Например, в белке пшеницы лимитирующей является аминокислота лизин, в кукурузе - метионин, в картофеле и бобовых культурах лимитирующими являются метионин и цистин - это серосодержащие аминокислоты.

Животные и растительные белки отличаются по биологической ценности. Аминокислотный состав животных белков близок к аминокислотному составу белков человека, поэтому животные белки являются полноценными. Белки растительные содержат пониженное содержание лизина, триптофана, треонина, метионина, цистина.

Биологическая ценность белков определяется степенью их усвоения в организме человека. Животные белки имеют белее высокую степень усвояемости, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается 90 % аминокислот, а из растительных 60 - 80 %. В порядке убывания скорости усвоения белков продукты располагаются в последовательности: рыба > молочные продукты > мясо > хлеб > крупы

Одной из причин низкой усвояемости растительных белков является их взаимодействие с полисахаридами, которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.

При недостатке в пище углеводов и липидов требования к белку несколько изменяется. Наряду с биологической ролью белок начинает выполнять энергетическую функцию. При усвоении 1 грамма белка выделяется 4 ккал энергии. При избыточном потреблении белка возникает опасность синтеза липидов и ожирения организма.

Суточная потребность взрослого человека в белках составляет 5 г на 1 кг массы тела или 70 - 100 г в сутки. На долю белков животного происхождения должно приходиться 55 % и растительного происхождения 45 % от суточного рациона человека.

3. Углеводы

3.1 Классификация и строение углеводов

Углеводами называются полиоксиальдегиды и полиоксикетоны, а также соединения, которые превращаются в них после гидролиза.

Углеводы подразделяются на три группы:

Моносахариды;

Олигосахариды или дисахариды;

Полисахариды.

Моносахариды обычно содержат пять или шесть атомов углерода. Из пентоз распространены: арабиноза, ксилоза, рибоза. Из гексоз часто встречаются: глюкоза, фруктоза, галактоза.

Рибоза является важнейшей составной частью биологически активных молекул, ответственных за передачу наследственной информации, перенос химической энергии, необходимой для осуществления многих биохимических реакций живого организма, так как входит в состав рибонуклеиновой кислоты (РНК), дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), аденозинтрифосфата (АТФ) и т.д. Арабиноза и ксилоза входят в состав полисахарида гемицеллюлозы. Глюкоза входит в состав фруктов 2-8 %, в состав полисахаридов: крахмала, гликогена, целлюлозы, гемицеллюлозы, а также в состав дисахаридов: мальтоза, целлобиоза, сахароза, лактоза. Фруктоза входит в состав фруктов 2-8 %, является составной частью дисахарида сахароза. Галактоза является составной частью дисахарида лактоза, производные галактозы входят в состав полисахарида пектин.

Олигосахариды являются полисахаридами первого порядка, то есть состоят их 2-10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. Из олигосахаридов более распространены дисахариды, важное практическое значение в бродильных производствах имеют декстрины, состоящие из трех, четырех и более остатков глюкозы.

Из дисахаридов разделяют восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. К восстанавливающим относят дисахариды, имеющие свободный полуацетальный гидроксил, это мальтоза, целлобиоза, лактоза. К невосстаннавливающим относят дисахариды, у которых в образовании гликозидной связи участвует два полуацетальных гидроксила, это дисахариды сахароза и трегалоза.

В состав мальтозы входит б-D-глюкопираноза связь 1,4. Мальтоза образуется в качестве промежуточного продукта гидролиза крахмала или гликогена.

В состав целлобиозы входит Я-D-глюкопираноза связь 1,4. Целлобиоза входит в состав полисахарида целлюлоза и образуется в качестве промежуточного продукта ее гидролиза.

В состав лактозы входит Я-D-галактопираноза и б-D-глюкопираноза связь 1,4. Лактоза содержится в молоке и молочных продуктах, часто называется молочным сахаром. На рисунке формула глюкозы приведена в перевернутом виде

В состав сахарозы входит Я -D- фруктофураноза и б -D-глюкопираноза связь 1,2. Сахароза входит в состав распространенного пищевого продукта- сахара. Гидролиз сахарозы осуществляет фермент инвертаза или Я-фруктофуранозидаза, при гидролизе сахарозы образуется фруктоза и глюкоза. Этот процесс называется инверсия сахарозы. Продукты гидролиза сахарозы улучшают вкус и аромат продуктов, предупреждают черствение хлеба.

В состав трегалозы входит б -D-глюкопираноза связь 1,1. Трегалоза входит в состав углеводов грибов и редко встречается среди растений.

Полисахариды второго порядка состоят из большого количества остатков углеводов. По строению полисахариды могут состоять из моносахаридных единиц одного типа - это гомополисахариды, а также из мономерных звеньев двух и более типов - это гетеропилисахариды. Полисахариды могут иметь линейное строение или разветвленное строение.

Крахмал состоит из остатков б -D-глюкопиранозы. Связь 1,4 у линейной структуры крахмала, которая называется амилоза и связи 1,4 и 1,6 у разветвленной структуры крахмала, которая называется амилопектин. Крахмал является основной углеводной составляющей пищи человека. Это главный энергетический ресурс человека.

Гликоген состоит из остатков б-D-глюкопиранозы, связь 1,4 и 1.6, разветвление у гликогена находятся через каждые 3-4 звена глюкозы. Гликоген является запасным питательным веществом живой клетки. Гидролиз гликогена осуществляют амилолитические ферменты.

Целлюлоза или клетчатка состоит из остатков Я-D-глюкопиранозы связь 1,4. Целлюлоза является распространенным растительным полисахаридом, входит в состав древесины, скелета стеблей и листьев, оболочки зерновых культур, овощей и фруктов. Целлюлоза не расщепляется ферментами желудочно-кишечного тракта человека, поэтому в питании человека играет роль балластного вещества - пищевых волокон, способствующих очистке кишечника человека.

Пектиновые вещества состоят их остатков галактуроновой кислоты и метоксилированной галактуроновой кислоты, соединенных б - (1,4) - гликозидными связями. Различают три разновидности пектиновых веществ:

Протопектин или нерастворимый пектин, находится в связанном состоянии с гемицеллюлозой, целлюлозой или белком;

Растворимый пектин имеет высокую степень этерификации с остатками метилового спирта. Растворимый пектин способен в кислой среде и в присутствии сахара образовывать желе и гели;

Пектовые кислоты не имеют остатков метилового спирта, при этом пектовая кислота теряет способность образовывать желе и гели.

Пектин имеет молекулярную массу 20-30 тыс. единиц, не усваивается организмом человека, относится к балластным углеводам (пищевым волокнам).

Гемицеллюлозы являются гетерополисахаридами, так как в их состав входят Я -D- глюкопираноза, связь 1,4 (до 70 %) и 1,3 (до 30 %), Я -D- ксилопираноза, связь 1,4 и Я -L- арабофуроноза, связь 1-2 и 1-3. Реже встречаются остатки галактозы и маннозы. Молекулярный вес гемицеллюлоз 60 тысяч единиц. Гемицеллюлозы входят в состав клеточных оболочек растений, в том числе в оболочки стенок крахмальных зерен, затрудняя действие амилолитических ферментов на крахмал.

3.2 Превращения моно и дисахаридов

Дыхание это экзотермический процесс ферментативного окисления моносахаридов до воды и диоксида углерода:

С6 Н12 О6 + 6О2 > 6СО2 ^ + 6Н2 О + 672 ккал

Дыхание является важнейшим источником энергии для человека. Для осуществления процесса дыхания необходимо большое количество кислорода.

При недостатке кислорода или его отсутствии происходит процесс брожения моносахаридов. Существует несколько видов брожения, в которых принимают участие различные микроорганизмы.

Спиртовое брожение осуществляется при участии ферментов дрожжей по следующей схеме:

С6 Н12 О6 > 2СО2 ^ + 2С2 Н5 ОН+ 57 ккал

В результате реакции спиртового брожения, под действием комплекса ферментов дрожжей, образуется две молекулы этилового спирта и две молекулы диоксида углерода. Моносахариды сбраживаются дрожжами с различной скоростью. Наиболее легко сбраживается глюкоза и фруктоза, труднее манноза, практически не сбраживается галактоза - основной углевод молока. Пентозы дрожжами не сбраживаются. Наряду с моносахаридами глюкоза и фруктоза, дрожжи могут сбраживать дисахариды мальтоза исахароза, так как дрожжи обладают ферментами, способными разложить молекулы этих двух дисахаридов до глюкозы и фруктозы (Ь -гликозидаза и в-фруктофуранозидаза). Спиртовое брожение играет важную роль в процессе производства пива, спирта, вина, кваса, в хлебопечении. Наряду с главными продуктами брожения - этиловым спиртом и диоксидом углерода, при спиртовом брожении образуются побочные и вторичные продукты брожения: глицерин, уксусный альдегид, уксусная кислота, изоамиловый и другие высшие спирты. Эти продукты влияют на органолептические свойства продуктов, часто ухудшают их качество.

Молочнокислое брожение осуществляется при участии ферментов молочнокислых бактерий:

С6 Н12 О6 > 2СН3 ? СН (ОН) ? СООН +52 ккал

В результате реакции молочнокислого брожения под действием комплекса ферментов образуется две молекулы молочной кислоты. Молочнокислое брожение играет важную роль в процессе производства кисломолочных продуктов, кваса, квашении капусты.

Маслянокислое брожение осуществляется при участии ферментов маслянокислых бактерий:

С6Н12О6 > СН3 ? СН2 ? СН2 ? СООН + 2СО2 ^ +2 Н2 ^

В результате реакции маслянокислого брожения образуется молекула масляной кислоты две молекулы диоксида углерода и водород. Этот процесс происходит на дне болот при разложении растительных остатков, а также при возникновении инфекции маслянокислыми микроорганизмами в процессе производства продуктов питания.

Лимоннокислое брожение осуществляется при участии ферментов плесневого гриба Aspergillus niger:

С6 Н12 О6 + [О] > СООН? СН2 ? С? СН2 ? СООН

В результате реакции лимоннокислого брожения образуется молекула лимонной кислоты. В основе этой реакции лежит процесс получения лимонной кислоты.

Карамелизация. Реакция карамелизации осуществляется при нагреве свыше 100 °С растворов глюкозы, фруктозы, сахарозы. При этом происходят различные превращения углеводов. При нагревании сахарозы в слабокислой среде происходит частичный гидролиз (инверсия) с образованием глюкозы и фруктозы. От молекул глюкозы и фруктозы при нагревании может отщепляться три молекулы воды, происходит дегидратация с образованием оксиметилфурфурола, дальнейшее разрушение которого приводит к разрушению углеродного скелета и образованию муравьиной и левулиновой кислот. Оксиметилфурфурол образуется при нагревании растворов углеводов низкой концентрации - 10 - 30 %, это вещество имеет коричневый цвет и специфический запах пропеченной корочки хлеба.

На первом этапе реакции карамелизации от молекулы сахарозы отщепляется две молекулы воды. Образуется карамелан, состоящий из ангидроколец, содержащих в кольце двойные связи (дигидрофуран, циклогексанолон и другие соединения), которые имеют коричневый цвет. На втором этапе отщепляется три молекулы воды и образуется карамелен, имеющий темнокоричневый цвет. На третьем этапе происходит конденсация молекул сахарозы и образуется карамелин, имеющий темнокоричневый цвет, плохо растворимый в воде. Карамелизация сахарозы осуществляется при содержании сахарозы 70 - 80 %.

Меланоидинообразование или реакция Майяра. Реакция взаимодействия восстанавливающих дисахаридов и моносахаридов с аминокислотами, пептидами, белками. В результате взаимодействия карбонильной (альдегидной или кетонной) группы углеводов и аминогруппы белков и аминокислот происходят многостадийные превращения продуктов реакции с образованием глюкозоамина, который подвергается перегруппировке по Амадори и Хейтсу, затем образуются меланоидиновые пигменты, имеющие темно-коричневый цвет, специфический вкус и запах. Реакция меланоидинообразования является основной причиной неферментативного потемнения пищевых продуктов. Такое потемнение происходит при выпечке хлеба, при сушке солода, при кипячении сусла с хмелем в производстве пива, при сушке фруктов. Скорость реакции зависит от состава взаимодействующих продуктов, рН среды, температуры, влажности. В результате реакции меланоидинообразования снижается содержание углеводов и аминокислот, в том числе и незаманимых, на 25 %, что приводит и к изменению качества готового продукта, снижению его пищевой и энергетической ценности. Имеются сведения, что продукты реакции меланоидинообразования обладают андиоксидантными свойствами, снижают усвоение белков.

Схема взаимодействия восстанавливающих дисахаридов и моносахаридов с аминокислотами в упрощенном виде:

3.3 Ферментативный гидролиз полисахаридов

Гидролиз крахмала осуществляют амилолитические ферменты. Фермент б-амилаза гидролизует крахмал действуя хаотично, разрывает 1,4 связь с образованием декстринов и небольшого количества мальтозы. Фермент б-амилаза действуя на крахмальное зерно образует каналы, раскалывая полисахарид на части. Схема гидролиза крахмала приведена на рисунке 3.1.

Фермент Я-амилаза гидролизует крахмал действуя с конца цепочки, разравыет связь 1,4 и образует мальтозу, в местах разветвления амилопектина действие Я -амилазы прекращается, в этом случае остается небольшое количество декстринов.

Фермент глюкоамилаза действует с конца цепочки, отщепляет одну молекулу глюкозы, разрывает 1,4 связь, в местах разветвления амилопектина действие глюкоамилазы прекращается и остается небольшое количество непрогидролизовавшихся декстринов. Фермент олиго- 1,6- гликозидаза расщепляет 1,6 связь с образованием декстринов. Фермент изомальтаза гидролизует дисахарид изомальтоза до глюкозы. Гидролиз крахмала является важнейшей реакцией, происходящей при технологической переработке сырья в производстве пива, спирта.

Гидролиз гликогена осуществляют амилолитические ферменты.

Гидролиз пектина осуществляют пектолитические ферменты.

Растворимый пектин переходит из нерастворимого пектина в растворимое состояние при действии фермента протопектиназа или в присутствии разбавленных кислот. При этом пектин отщепляется от гемицеллюлозы или других связывающих компонентов. Растворимый пектин способен в кислой среде и в присутствии сахара образовывать желе и гели;

Пектовые кислоты образуются из растворимого пектина при действии фермента пектаза (пектинэстереза) или в присутствии разбавленных щелочей, при этом пектовая кислота теряет способность образовывать желе и гели. В результате действия фермента пектаза от растворимого пектина отщепляется метиловый спирт. Ферментативный гидролиз пектина можно представить в виде схемы:

Гидролиз гемицеллюлоз осуществляют цитолитические ферменты, которые включают эндо-Я- глюканазу, арабинозидазу и ксиланазу. Гемицеллюлозы не способны растворяться в воде, значительно затрудняют гидролиз крахмала. При действии фермента эндо-Я- глюканаза отщепляется остаток глюкозы, при действии фермента арабинозидаза отщепляется остаток арабинозы, а при действии фермента ксилоназа отщепляется остаток ксилозы. При частичном гидролизе гемицеллюлозы образуются гуммивещества или амиланы, которые имеют меньшую молекулярную массу, растворяются в воде, образуя вязкие растворы. От степени гидролиза гемицеллюлоз зависит скорость гидролиза крахмала при осахаривании солода в производстве пива, длительность фильтрации затора.

3.4 Пищевая ценность углеводов

Одна из важнейших функций низкомолекулярных углеводов это придание сладкого вкуса продуктам питания. В таблице 3.1 приведена характеристика относительной сладости различных углеводов и сахарозаменителей по сравнению с сахарозой, сладость которой принята за 1 единицу.

Углеводы являются основным источником энергии для человека, при усвоении 1 г моно или дисахарида выделяется 4 ккал энергии. Суточная потребность человека в углеводах составляет 400 - 500 г, в том числе моно и дисахаридов 50 - 100 г. Балластных углеводов (пищевых волокон) - целлюлозы и пектиновых веществ в сутки необходимо употреблять 10 - 15 г, они способствуют очищению кишечника и нормализуют его деятельность. Избыток углеводов в питании приводит к ожирению, так как углеводы используются для построения жирных кислот, а также приводит к нарушению деятельности нервной системы, к аллергическим реакциям.

Таблица 3.1 Относительная сладость (ОС) углеводов и сахарозаменителей

Углеводы		Углеводы или сахарозаменители
Сахароза		б-D-лактоза
Я-D-фруктоза		Я-D-лактоза
б-D-глюкоза
Я-D-глюкоза
б-D-галактоза
Я-D-галактоза		Цикломаты
б-D-манноза		Аспартам
Я-D- манноза

4.1 Классификация липидов

Липиды являются производными жирных кислот, спиртов, построенных с помощи сложноэфирной связи. В липидах также встречается простая эфирная связь, фосфоэфирная связь, гликозидная связь. Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами.

Липиды нерастворимы в воде (гидрофобны), но хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, хлороформе). Различают липиды растительного происхождения и животного происхождения. В растениях накапливается в семенах и плодах, больше всего в орехах (до 60 %). У животных липиды концентрируются в подкожных, мозговой, нервных тканях. В рыбе содержится 10-20 % , в мясе свинины до 33 %, в мясе говядины 10 % липидов.

По строению липиды разделяют на две группы:

Простые липиды

Сложные липиды.

К простым липидам относят сложные (жир и масло) или простые (воск) эфиры высших жирных кислот и спиртов.

Сложные липиды имеют в своем составе соединения, содержащие атомы азота, серы, фосфора. В эту группу относят фосфолипиды. Они представлены фосфотидной кислотой, которая содержат только фосфорную кислоту, занимающую место одного из остатков жирных кислот, и фосфолипидами, в состав которых входят три азотистых основания. Азотистые основания присоединяются к остатку фосфорной кислоты у фосфотидной кислоты. Фосфотидилэтаноламин содержит азотистое основание этаноламин НО - СН2 - СН2 - NH2. Фосфотидилхолин содержит азотистое основание холин [НО- СН2 - (СН3)3 N]+(ОН), это вещество называют лецитин. Фосфотидилсерин содержит аминокислоту серин НО- СН(NH2) - СООН.

Сложные липиды содержат остатки углеводов - гликолипиды, остатки белков - липопротеиды, спирт сфингозин (вместо глицерина) содержат сфинголипиды.

Гликолипиды выполняют структурные функции, входят в состав клеточных мембран, в состав клейковины зерна. Чаще всего в составе гликолипидов встречаются моносахариды D- галактоза, D - глюкоза.

Липопротеиды входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток, влияют на обмен веществ.

Сфинголипиды участвуют в деятельности центральной нервной системы. При нарушении обмена и функционирования сфинголипидов развиваются нарушения в деятельности центральной нервной системы.

Наиболее распространены простые липиды - ацилглицнриды. В состав ацилглицеридов входят спирт глицерин и высокомолекулярные жирные кислоты. Наиболее распространены среди жирных кислот насыщенные кислоты (не содержащие кратных связей) пальмитиновая (С15Н31СООН) и стеариновая (С17 Н35СООН) кислоты и ненасыщенные кислоты (содержащие кратные связи): олеиновая с одной двойной связью (С17 Н33СООН), линолевая с двумя кратными связями (С17 Н31СООН), линоленовая с тремя кратными связями (С17 Н29СООН). Среди простых липидов главным образом встречаются триацилглицериды (содержат три одинаковых или различных остатка жирных кислот). Однако простые липиды могут быть представлены в виде диацилглицеридов и моноацилглицеридов.

В составе жиров преимущественно находятся насыщенные жирные кислоты. Жиры имеют твердую консистенцию и повышенную температуру плавления. Содержатся преимущественно в липидах животного происхождения. Масла содержат в основном ненасыщенные жирные кислоты, имеют жидкую консистенцию и низкую температуру плавления. Содержатся в липидах растительного происхождения.

Восками называют сложные эфиры, в состав которых входит один высокомолекулярный одноатомный спирт с 18 - 30 атомами углерода, и одна высокомолекулярная жирная кислота с 18 - 30 атомами углерода. Воска встречаются в растительном мире. Воск покрывает очень тонким слоем листья, плоды, предохраняя их от переувлажнения, высыхания, воздействия микроорганизмов. Содержание воска невелико и составляет 0,01 - 0,2 %.

Среди сложных липидов распространены фосфолипиды. В составе фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофобными выступают радикалы жирных кислот, а гидрофильными - остатки фосфорной кислоты и азотистые основания. Фосфолипиды участвуют в построении мембран клетки, регулируют поступление в клетку питательных веществ.

Подобные документы

Биологическая роль углеводов, действие ферментов пищеварительного тракта на углеводы. Процесс гидролиза целлюлозы (клетчатки), всасывание продуктов распада углеводов. Анаэробное расщепление и реакция гликолиза. Пентозофосфатный путь окисления углеводов.

реферат , добавлен 22.06.2010


Органические вещества, в состав которых входит углерод, кислород и водород. Общая формула химического состава углеводов. Строение и химические свойства моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов. Основные функции углеводов в организме человека.

презентация , добавлен 23.10.2016


Классификация углеводов (моносахариды, олигосахариды, полисахариды) как самых распространенных органических соединений. Химические свойства вещества, его роль в питании как основного источника энергии, характеристика и место глюкозы в жизни человека.

реферат , добавлен 20.12.2010


Общая формула углеводов, их первостепенное биохимическое значение, распространенность в природе и роль в жизни человека. Виды углеводов по химической структуре: простые и сложные (моно- и полисахариды). Произведение синтеза углеводов из формальдегида.

контрольная работа , добавлен 24.01.2011


Общая характеристика, классификация, строение и синтез белков. Гидролиз белков с разбавленными кислотами, цветные реакции на белки. Значение белков в приготовлении пищи и пищевых продуктов. Потребность и усвояемость организма человека в белке.

курсовая работа , добавлен 27.10.2010


Расчет количества и химического состава сырьевых компонентов, энергетической и биологической ценности батона, степени удовлетворения суточной потребности человека в конкретном пищевом веществе. Определение пищевой ценности изделия с добавкой соевой муки.

практическая работа , добавлен 19.03.2015


Формула углеводов, их классификация. Основные функции углеводов. Синтез углеводов из формальдегида. Свойства моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов. Гидролиз крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде. Спиртовое и молочнокислое брожение.

презентация , добавлен 20.01.2015


Классификация, виды, полезные свойства шоколада и его влияние на организм человека. Исследование состава шоколада по этикеткам. Определение в шоколаде непредельных жиров, белков, углеводов, кислотно-щелочного баланса. Отношение школьников к шоколаду.

практическая работа , добавлен 17.02.2013


Понятие и структура углеводов, их классификация и типы, значение в человеческом организме, содержание в продуктах. Факторы, снижающие ингибирующее действие, принцип функционирования антиферментов. Роль кислот в формировании вкуса и запаха продуктов.

контрольная работа , добавлен 02.12.2014


Аэробное окисление углеводов - основной путь образования энергии для организма. Клеточное дыхание - ферментативный процесс, результате которого, молекулы углеводов, жирных кислот и аминокислот расщепляются, освобождается биологически полезная энергия.

Все отрасли пищевой промышленности неразрывно связа-ны с развитием химии. Уровень развития биохимии в большинстве отраслей пищевой промышленности характе-ризует и уровень развития отрасли. Как мы уже сказали, основные технологические процессы винодельческой, хлебопекарной, пивоваренной, табачной, пищекислотной, соковой, квасоваренной, спиртовой про-мышленности построены на биохимических процессах. Вот почему совершенствование биохимических процессов и в соответствии с этим осуществление мер по совершенствованию всей технологии производства — главная задача ученых и работников промышленности. Работники ряда производств постоянно заняты селекци-ей — подбором высокоактивных рас и штаммов дрожжей. Ведь от этого зависят выход и качество вина, пива; выход, пористость и вкусовые качества хлеба. На этом участке достигнуты серьезные результаты: наши отечественные дрожжи по своей «работоспособности» отвечают возрос-шим требованиям технологии.

Примером могут служить выведенные работниками Киев-ского завода шампанских вин в содружестве с Академией наук УССР дрожжи расы К-Р, которые хорошо осуществляют функции сбраживания в условиях непрерывного процесса шампанизации вина; благодаря этому процесс производства шампанского сократился на 96 часов.

Для нужд народного хозяйства расходуются десятки и сот- ти тысяч тонн пищевых жиров, в том числе значительная доля для производства моющих средств и олифы. Между тем в производстве моющих средств значительное количе-ство пищевых жиров (при существующем уровне техни-ки— до 30 процентов) можно заменить синтетическими жирными кислотами и спиртами. Это высвободило бы весьма значительное количество ценных жиров для продо-вольственных целей.

На технические цели, например на производство клеящих средств, также расходуется большое количество (многие тысячи тонн!) пищевого крахмала и декстрина. И тут на помощь приходит химия! Еще в 1962 году некоторые за-воды начали применять для наклейки этикеток взамен крахмала и декстрина синтетический материал — полиа-криламид. . В настоящее время большинство заводов — винодельческих, пиво-безалкогольных, шампанских вин, консервных и т. п. — переходят на синтетические клеящие средства. Так, синтетический клей АТ-1, состоящий из смо-лы МФ-17 (мочевина с формальдегидом) с добавлением КМЦ (карбоксиметилцеллюлозы), находит все более ши-рокое применение.Пищевая промышленность перерабатывает значительное количество пищевых жидкостей (виноматериалы, вина, пи-во, пивное сусло, квасное сусло, плодово-ягодные соки), которые по природе своей обладают агрессивными свойст-вами по отношению к металлу. Эти жидкости иногда в про-цессе технологической обработки содержатся в неприспо-собленной или малоприспособленной таре (металлические, железобетонные и другие емкости), что ухудшает качество готового продукта. Сегодня химия представила пищевой промышленности мно-жество различных средств для покрытия внутренних по-верхностей различных емкостей — резервуаров, баков, ап-паратов, цистерн. Это эпросин, лак ХС-76, ХВЛ и другие, которые целиком предохраняют поверхность от любого воз-действия и совершенно нейтральны и безвредны.Широкое применение в пищевой промышленности нахо-дят синтетические пленки, изделия из пластмасс, синтети-ческие укупорочные материалы.В кондитерской, консервной, пищенонцентратной, хлебо-пекарной промышленности для расфасовки различных из-делий успешно используется целлофан.В полиэтиленовую пленку заворачивают хлебобулочные из-делиями они лучше и дольше сохраняют свежесть, медлен-нее черствеют.

Пластмассы, ацетшгцеллюлозная пленка и полистирол, на-ходят с каждым днем все большее применение для изготов-ления тары под расфасовку кондитерских изделий, для рас-фасовки пОвидла, джема, варенья и для приготовления раз-личных коробок и других видов упаковки.

Дорогостоящее импортное сырье — прокладки из коркового дерева для укупорки вина, пива, безалкогольных напитков, минеральных вод — прекрасно заменяют различные виды прокладок из полиэтилена, полиизобутилена и других син-тетических масс.

Химия активно служит и продовольственному машиностро-ению. Капрон применяется для изготовления быстроизна- шивающихея деталей, карамелештампующих машин, втулок, прихватов, бесшумных шестерен, капроновых се-ток, фильтровальной ткани; в винодельческой, ликеро-во-дочной и пиво-безалкогольной отраслях капрон идет для деталей к этикетировочным, бракеражным и разливочным автоматам.

С каждым днем все щире «внедряются» в пищевое машино-строение пластические массы — для изготовления различ-ных транспортерных столов, бункеров, приемников, эле-ваторных ковшей, труб, кассет для расстойки хлеба и многих других деталей и узлов.

Неуклонно растет вклад большой химии в индустрию пи-тания.В 1866 году немецкий химий Риттгаузен получил из продуктов рас-щепления пшеничного белка органическую кислоту, которую он назвал глютаминовой.Это открытие не имело большого практического значения в тече-ние почти полувека. В последующем, однако, выяснилось, что глю-таминовая кислота, хотя и не относится к незаменимым аминокис-лотам, содержится все же в сравнительно больших количествах в таких жизненно важных органах и тканях, как мозг, сердечная мышца, плазма крови. К примеру, в 100 граммах вещества мозга содержится 150 миллиграммов глютаминовой кислоты.

"Научными исследованиями установлено, что глютаминовая кислота активно участвует в биохимических процессах, протекающих в центральной нервной системе, участвует во внутриклеточном бел-ковом и углеводном обмене, стимулирует окислительные процессы. Из всех аминокислот только глютаминовая кифгота интенсивно окисляется тканью мозга, при этом освобождается значительное количество энергии, необходимой для процессов, протекающих в мозговых тканях.

Отсюда и важнейшая область применения глютаминовой кисло-ты—в медицинской практике, для лечения заболеваний централь-ной нервной системы.

В начале XX века японский ученый Кикунае Икеда, занимаясь изучением состава соевого соуса, морской капусты (ламинарии) и других пищевых продуктов, характерных для Восточной Азии, решил найти ответ на вопрос, почему пища, сдобренная сушеными водорослями (например, ламинарией), становится более вкусной и аппетитной. Неожиданно выяснилось, что ламинария «облагора-живает» пищу потому, » что в ней содержится глютаминовая кислота.

В 1909 году Икеде был выдан британский патент на способ произ-водства вкусовых препаратов. По этому способу Икеда путем электролиза выделял из белкового гидролизата мононатриевый глютамат, то есть натриевую соль глютаминовой кислоты. Оказа-лось, что глютамат натрия обладает способностью улуч-шать вкус продуктов питания.

Глютамат натрия— желтоватый мелкокристаллический порошок; в настоящее время он вырабатывается во все возрастающих количе-ствах и у нас и за рубежом — особенно в странах Восточной Азии. Основное применение находит в пищевой промышленности как восстановитель вкуса продуктов, который утрачивается в процес-се приготовления тех или иных изделий. Глютамат натрия приме-няется при промышленном производстве супов, соусов, мясных и колбасных продуктов, овощных консервов и т. п.

Для продуктов питания рекомендуется такая дозировка глютама-та натрия: 10 граммов препарата достаточно в качестве приправы для 3—4 килограммов мяса или мясных блюд, а также блюд, при-готовленных из рыбы и птицы, для 4—5 килограммов овощных про-дуктов, для 2 килограммов бобовых и рисовых, а также приготов-ленных из теста, для 6—7 литров супа, соусов, мясного оульопа. Особенно велико значение глютамата натрия при изготовлении консервов, так как при термической обработке продукты в большей или меньшей степени теряют свой вкус. В этих случаях дают обычно 2 грамма препарата на 1 килограмм консервов.

Если вкус какого-либо продукта ухудшается в результате хранения или варки, то глютамат восстанавливает его. Глютамат натрия повышает чувствительность вкусовых нервов — делает их более восприимчивыми к вкусу пищи. В некоторых случаях он даже улучшает вкус, например перекрывает нежелательные оттенки горечи и земляного вкуса различных овощей. Приятный вкус блюд из свежих овощей обусловлен высоким содержанием в них глюта-миновой кислоты. Стоит только добавить к прееному вегетарианскому супу малень-кую щеаоточку глютамата— ж, о чудо, блюдо приобретает полно-ту вкуса, возникает ощущение, будто ешь душистый мясной бульон. И еще одним «волшебным» действием обладает глютамат натрия. Дело в том, что при длительном хранении мясных и рыбных про-дуктов утрачивается их свежесть, ухудшается вкус и внешний вид. Если же эти продукты перед хранением смочить раствором глюта-мата натрия, они останутся свежими, в то время как контрольные цробы теряют первоначальный вкус, прогоркают.

В Японии глютамат натрия выпускают в продажу под названием «адзи-но-мото», что означает «сущность вкуса». Иногда это слово переводят иначе — «душа вкуса». В Китае этот препарат называют «вей-сю», то есть «гастрономический порошок», французы называют его «сывороткой ума», явно намекая на роль глютаминовой кисло-ты в мозговых процессах.

А из чего делают глютамат натрия и глютаминовую кислоту? Каж-дая страна выбирает наиболее выгодное для себя сырье. Например, в США более 50 процентов глютамата натрия вырабатывают из отходов свеклосахарного производства, около 30 процентов — из клейковины пшеницы и около 20 процентов — из кукурузного глю-тена. В Китае глютамат натрия вырабатывают из соевого белка, в Германии — из пшеничного белка. В Японии разработан метод биохи-мического синтеза глютаминовой кислоты из глюкозы и минераль-ных солей с помощью особой расы микроорганизмов (микрококкус глутамикус), о чем докладывал в Москве на V Международном биохимическом конгрессе японский ученый Киносита.

В нашей стране за последние годы организован ряд новых цехов по производству глютаминовой кислоты и глютамата натрия. Ос-новным сырьем для этих целей служат отходы кукурузо-крахмального производства, отходы сахарного производства (свекловпчпая патока) и отходы,спиртового производства (барда).

В настоящее время во всем мире ежегодно производят уже десят-ки тысяч тонн глютаминовой кислоты и глютамата натрия, и с каждым днем все расширяется сфера их применения.

Замечательные ускорители — ферменты

Большинство химических реакций, происходящих в орга-низме, протекает с участием ферментов, Ферменты — это специфические белки, вырабатываемые живой клеткой и обладающие способностью ускорять химические реакции. Свое название ферменты получили от латинского слова, что означает «брожение». Спиртовое брожение — один из старейших примеров действия фер-ментов.Все проявления жизни обусловлены наличием ферментов;

И. П. Павлов, сделавший исключительно большой вклад в развитие учения о ферментах, считал их возбудителями жизни: «Все эти вещества играют огромную роль, они обу-словливают собою те процессы, благодаря которым прояв-ляется жизнь, они и есть в полном смысле возбудители жизни».Опыт изменений, протекающих в живых организмах, чело-век научился переносить в промышленную сферу — для технической обработки сырья в пищевой и других отрас-лях промышленности.Применение ферментов и ферментных препаратов в техни-ке основано на их способности ускорять превращения мно-жества отдельных органических и минеральных веществ, ускорять таким образом разнообразнейшие технологичен ские процессы.

В настоящее время уже известно 800 различных фермен-тов.

Действие различных ферментов весьма специфично. Тот или иной фермент действует толькб на определенное ве- * щество или на определенный тип химической связи в мо- * лекуле.

В зависимости от действия ферментов их делят на шесть классов.

Ферменты способны расщеплять различные углеводы, бел- : ковые вещества, осуществлять гидролиз жиров, расщеплять другие органические вещества, катализировать окисли- , тельно-восстановительные реакции, переносить разнообраз-ные химические группы молекул одних органических сое-динений на молекулы других. Очень важным является тот факт, что ферменты могут ускорять процессы не только в прямом, но и в обратном направлении, то есть ферменты могут осуществлять не только реакции распада сложных органических молекул, но и их синтез. Интересно и то, что ферменты действуют в чрезвычайно малых дозах на громадное количество веществ. При этом ферменты действуют очень быстро, Одна молекула катализатора превращает тысячи частиц субстрата, в одну се-кунду.Так, 1 грамм пепсина способен расщепить 50 килограммов коагулированного яичного белка; амилаза слюны, осахари- вающая крахмал, проявляет свое действие при разбавле-нии один к миллиону, а 1 грамм кристаллического реннина заставляет свернуться-12 тонны молока!

Все ферменты природного происхождения не токсичны. Это преимущество весьма ценно почти для всех отраслей пищевой промышленности.

Как получают ферменты

Ферменты широко распространены в природе и содержат-ся во всех тканях и органах животных, в растениях, а также в микроорганизмах — в грибах, бактериях, дрожжах. Поэтому их можно получить из самых разнообразных ис-точников.Ученые нашли ответ на интереснейшие вопросы: как полу-чить эти чудодейственные вещества искусственно, как их можно применять в быту и в производстве?Если поджелудочную железу разных животных справедли-во называют «заводом ферментов», то плесневые грибы, как оказалось, — поистине «сокровищница» различных био-логических катализаторов. Препараты ферментов, получен-ные из микроорганизмов, стали постепенно вытеснять в большинстве производств препараты животного и расти-тельного происхождения.

К преимуществам этого вида сырья следует отнести в первую очередь высокую скорость размножения микроорга-низмов. В течение года при определенных условиях можно снять 600—800 «урожаев» искусственно выращенных плес-невых грибов или иных микроорганизмов. На определенной среде (пшеничные отруби, виноградные или фруктовые выжимки, то есть остатки после отжима сока) производят посев и в искусственно созданных усло-виях (необходимая влажность и температура) выращивают микроорганизмы, богатые определенными ферментами или содержащие фермент специфического свойства. Чтобы сти-мулировать выработку повышенного количества фермента, к смеси прибавляют дополнительно различные соли, кисло-ты и другие ингредиенты. Затем из биомассы выделяют комплекс ферментов или отдельные ферменты,

Ферменты и пища

Направленное использование активности ферментов, со-держащихся в сырье или добавляемых в нужных количе-ствах, является основой производства многих пищевых продуктов.Созревание мяса, мясного колбасного фар-ша, созревание сельди после посола, созре-вание чая, табака, вин, после чего появляется в каждом из этих продуктов изумительный, свойственный только им вкус и аромат, — есть результат «работы» фер-ментов. Процесс проращивания солода, когда крах-мал, не растворимый в воде, превращается в растворимый, а зерно приобретает специфический аромат и вкус — это тоже работа ферментов!В сегодняшнем представлении дальнейшее развитие пищевой промышленности немыслимо без применения ферментов и ферментных препаратов (комплекс фермен-тов различного действия).Взять к примеру хлеб — наиболее массовый продукт пи-тания. В обычных условиях производство хлеба, вернее процесс тестоприготовления, также происходит с участием ферментов, находящихся в муке. А что если добавить всего лишь 20 граммов препарата фермента амилазы на 1 тонну муки? Тогда мы получим хлеб с улучшенным; вкусом, ароматом, с красивой коркой, более пористый, более объемный и даже более сладкий! Фермент, расщепив в определенной степени крахмал, содержащийся в муке, увеличивает в муке содержание сахара; процессы брожения, газообразо-вания и другие происходят интенсивнее — и качество хле-ба становится лучше.

Этот же фермент — амилаза — применяется в пивоварен-ной промышленности. При его содействии часть солода, применяемого для изготовления пивного сусла, заменяют обыкновенным зерном. Получается ароматное, пенистое, вкусное пиво. При помощи фермента амилазы можно полу-чить растворимую в воде форму крахмала, сладкую патоку и глюкозу из кукурузной муки.

Свежеприготовленные шоколадные изделия, мягкие кон-феты с начинкой, мармелад и другие — лакомство не толь-ко для малышей, но и для взрослых. Но, пролежав некото-рое время в магазине или же дома, эти изделия теряют свой прелестный вкус и вид — начинают затвердевать, сахар кристаллизуется, теряется аромат. Как продлить жизнь этим изделиям? Ферментом инвертаза! Оказывается, инвертаза предотвращает «черствение» кон-дитерских изделий, грубую кристаллизацию саха-ра; изделия остаются долгое время совершенно «свежими». А мороженое с кремом? С применением фермента лактазы оно никогда не будет зернистым или «песчаным», ибо кри-сталлизации молочного сахара не произойдет.

Чтобы купленное в магазине мясо не оказалось жестким, необходима работа ферментов. После убоя животного свой-ства мяса изменяются: вначале мясо жесткое и невкусное, у парного мяса слабо выраженный аромат и вкус, со време-нем мясо делается мягким, интенсивность аромата варено-го мяса и бульона усиливается, вкус становится более вы-раженным и приобретает новые оттенки. Мясо созре-вает.

Изменение жесткости мяса в процессе созревания связано с изменением белков мышечной и соединительной тканей. Характерный вкус мяса и мясного бульона зависит от со-держания в составе мышечной ткани глютаминовой кисло-ты, которая, так же как и ее соли — глютаматы, обладает специфическим вкусом мясного бульона. Поэтому слабо выраженный вкус парного мяса объясняется отчасти тем, что глютамин в этот период связан с каким-то компонен-том, освобождаясь по мере созревания мяса.

Изменение аромата и вкуса мяса в процессе созревания связано также с накоплением низкомолекулярных летучих жирных кислот, образующихся в результате гидролитиче-ского распада липидов мышечного волокна под действием липазы.

Различие в жирокислотном составе липидов мышечного волокна различных животных придает специфичность от-тенкам аромата и вкуса различных видов мяса.

Вследствие ферментативной природы изменений мяса ре-шающее влияние на их скорость имеет температура. Дея-тельность ферментов резко замедляется, но не приостанав-ливается даже при очень низких температурах: они не разрушаются при минус 79 градусов. Ферменты в заморо-женном состоянии могут сохраниться много месяцев, не теряя активности. В некоторых случаях их активность пос-ле размораживания возрастает.

С каждым днем расширяется сфера применения фермен-тов и их препаратов.

Наша промышленность увеличивает из года в год перера-ботку винограда, фруктов и ягод для производства вина, соков, консервов. В этом производстве трудности заключат ются порой в том, что исходное сырье — плоды и ягоды — не «отдает» весь содержащийся в нем сок в процессе прессования. Добавление ничтожного количества (0,03— 0,05 процента) ферментного препарата пектиназы к вино-, граду, яблокам, сливам, различным ягодам при их дробле-нии или раздавливании дает весьма чувствительное повы-шение выхода сока — на 6—20 процентов.Пектиназу можно использовать также для осветления со-ков, в производстве фруктовых желе, фруктовых пюре. Большой практический интерес для защиты продуктов от окисляющего действия кислорода — жиров, пищевых конт центратов и других жирсодержащих продуктов — пред-ставляет фермент глюкозооксидаза. Решается вопрос о дли-тельном хранении продуктов, которые сейчас имеют корот-кий «срок жизни» вследствие прогоркания или иных окислительных изменений. Удаление кислорода или защи-. та от него очень важны в сыродельной, безалкогольной, пивоваренной, винодельческой, жировой промышленности, при производстве таких продуктов, как сухое молоко, май-онезы, пищевые концентраты и ароматизирующие продук-ты. Во всех случаях применение глюкозооксидазно-каталазной системы оказывается простым и весьма эффективным средством, улучшающим качество и сроки хранения продукции.

Будущее пищевой промышленности, да и вообще науки о питании немыслимо без глубокого изучения и широкого применения ферментов. Вопросами совершенствования производства и применения ферментных препаратов зани-маются многие наши научно-исследовательские институ-ты. В ближайшие годы намечено резко увеличить выработ-ку этих замечательных веществ.