книги2 / 69

11

3. Чужеродные, потенциально опасные соединения антропогенного или природного происхождения. Согласно принятой терминологии, их называют контаминантами, ксенобиотиками, чужеродными химическими веществами

(ЧХВ). Эти соединения могут быть неорганической и органической природы, в

том числе микробиологического происхождения.

Продукты обладают определенной ценностью.

Пищевая ценность – это соответствие продукта формуле сбалансированного питания. Автор формулы сбалансированного питания А.А.Покровский - это учет всего комплекса факторов питания, их взаимосвязи в обменных процессах, индивидуальности ферментных систем и химических превращений в организме. Пищевой рацион А.А.Покровского представляет собой таблицу, включающую перечень пищевых компонентов, требующихся организму человека в сутки. Формула составлена на 3000 ккал (табл.1).

Биологическая ценность определяет – количество и качество, содержащихся в продукте белков (их аминокислотный состав), жиров (состав жирных кислот), углеводов (состав моносахаридов), а также отражает

12

концентрацию в продукте витаминов, минеральных веществ, органических кислот и других компонентов.

Энергетическая ценность (калорийность) - это количество энергии, заключенной в продукте, которая высвобождается из пищевых веществ в процессе биологического окисления. (1г белка и 1г углевода – 4,1 ккал, 1г жира

– 9,3 ккал.)

Самые вкусные и полезные овощи - с грядки, молоко - парное, сметана и масло – деревенские, домашние. Однако, в современном мегаполисе сложно ежедневно покупать продукты напрямую у фермеров или ездить к родственникам в деревню. Поэтому, люди чаще покупают продукты питания, которые определенное время находились на хранении.

Немаловажную роль играют условия хранения, ведь правильное хранение позволяет сберечь пищевую и биологическую ценность пищевых продуктов, предохраняет их от порчи, является профилактикой пищевых отравлений бактериальной природы. Кроме того, важно сохранить пищевые продукты и сырье без потерь при минимальных затратах труда и материальных средств.

Процессы, происходящие в пищевых продуктах и сырье при хранении, по своему характеру изменения, могут быть физическими, химическими, биохимическими, биологическими.

Физические процессы изменяют состояние и свойства продуктов, влияют на активность биохимических и химических процессов. Основные физические изменения - увлажнение и высыхание - приводят к изменениям массы продукта.

Повышение температуры вызывает плавление жира, увеличение объема жидких продуктов (вин, пива). Понижение температуры заканчивается расслоением молока и майонеза, загустением растительного масла, превращение воды в лед жидких и богатых водой продуктах, поглощение продуктами паро- и газообразных веществ - приводит к порче вкуса и запаха продуктов.

13

Химические процессы происходят в результате химических реакций, что приводит к образованию новых веществ. Химические процессы в пищевых продуктах осуществляются без участия ферментов (прогоркание жиров, бомбаж консервов, обесцвечивание ликероводочных изделий). Химический бомбаж консервов возникает при

взаимодействии металла банки с кислотой продукта; водород, который выделяется, при этом вздувает крышки банок. Скорость химических процессов замедляется снижением температуры, применением упаковки, которая защищает продукт от действия света и кислорода воздуха.

Биохимические процессы идут под действием ферментов самого продукта. Это – гидролиз белков до аминокислот, углеводов - до глюкозы, жиров - до жирных кислот; окисление (образование СО2, Н2О и энергии) при

происходящий под влиянием микроорганизмов или выделенных из них ферментов называют брожением. Наиболее часто возникают следующие виды брожения: спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое.

Спиртовое брожение может быть причиной порчи овощных и плодовых соков, повидла и других продуктов, содержащих углеводов около 65 %.

Молочнокислое брожение - процесс анаэробного окисления углеводов, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота.

14

Самопроизвольно возникающее молочнокислое брожение в продуктах (молоке, вине, пиве, безалкогольных напитках) приводит к их порче (прокисанию, помутнению, ослизнению).

Маслянокислое брожение представляет собой сложный процесс превращения сахара маслянокислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода. Маслянокислые бактерии вызывают порчу продуктов – прогоркание масла, сметаны, квашеных овощей, при недостаточной стерилизации – порчу консервированных грибных и мясных продуктов.

Уксуснокислое брожение вызывается уксуснокислыми бактериями, которые превращают спирт в уксусную кислоту. Такое брожение возникает в столовом вине, пиве; продукты имеют запах и привкус уксусной кислоты, жгучий вкус и колющее ощущение в горле.

Не правильные условия хранения могут способствовать гниению продуктов питания. Гниение (аммонификация) - процесс разложения азотсодержащих органических соединений в результате их ферментативного гидролиза под действием аммонифицирующих микроорганизмов с образованием токсичных для человека конечных продуктов - аммиака, сероводорода, первичных и вторичных аминов при неполной минерализации продуктов разложения. Гниению чаще подвергаются продукты, богатые белками и водой (мясо, яйца, рыба).

На пищевых продуктах при хранении происходит развитие плесневых грибов. Ферменты плесневых грибов способны расщеплять углеводы, жиры, белки. На поверхности продуктов (хлебе, мясе, рыбе,

плодах) образуется пушистый налет белого, зеленого, серого цвета, накапливаются ядовитые вещества, появляется неприятный плесневелый и затхлый запах.

В отличие от гнилостных микроорганизмов плесени могут развиваться в кислой среде (рН 5,0-6,0), при сравнительно низкой влажности воздуха (75%) и

15

низких температурах. Одни виды плесеней растут при температуре 1 - 2°С, а другие при минус 8 °С и даже ниже.

Порчу продуктов и сырья могут вызвать жуки, мухи, клещи, грызуны (крысы, мыши). Эти вредители загрязняют продукты своими выделениями, переносят возбудителей заразных болезней, наносят большой ущерб товарам при хранении.

Итак, нужно помнить, что условия и сроки хранения пищевых продуктов зависят от вида продукта и способа его обработки. При хранении готовой пищи необходимо строго соблюдать санитарно-гигиенические требования: поддерживать чистоту места хранения, посуды и упаковки, не допускать соприкосновения готовых блюд и продуктов, употребляемых в пищу без дополнительной обработки (колбасы, сыра, творога) с сырыми продуктами и полуфабрикатами, а также загрязненными продуктами (например, овощами). Мясо, рыбу, птицу в натуральном виде при комнатной температуре держать не следует. Соление, маринование и копчение увеличивают сроки хранения пищевых продуктов. Муку, крупу, макаронные изделия, сухофрукты, сахарный песок, консервы можно хранить довольно долго, соблюдая при этом определенные правила. Сыпучие продукты держат в сухих, хорошо проветриваемых помещениях.

Вопросы для самоконтроля

1.Почему пища является социальной и экономической проблемой общества?

2.В чем разница между пищей, пищевыми веществами, пищевой ценностью?

3.Охарактеризуйте процессы, происходящие в пищевых продуктах и сырье при хранении.

4.Какие виды брожения наиболее часто возникают при хранении продуктов?

5.Каким образом можно защитить продукты и сырье от порчи?

16

Тема 2 Вода пищевых продуктов и пищевого сырья

2.1 Вода. Физико-химические свойства воды, используемые в пищевой промышленности

Вода – самая важное химическое вещество. Она главный компонент живых молекул. Физические свойства воды резко отличаются от свойств других веществ. Молекула воды имеет угловое строение. В ней одновременно присутствуют сигма и водородные связи, в молекуле воды имеются мелкие атомы водорода и крупные - кислорода.

Атомы кислорода воды имеют неподеленные пары электронов, поэтому кислород одной молекулы Н2О сильно притягивает к себе водород другой молекулы воды. По этой причине молекулы воды связаны друг с другом сетью водородных связей. Одна молекула воды образует водородные связи с четырьмя другими молекулами воды, в виде

тетраэдра. При объединении молекул воды образуется межмолекулярная ассоциация, которая создает прочную трехмерную решетку, чем объясняется высокая температура кипения.

Молекула воды легко ассоциирует с молекулами углеводов, спиртов и других веществ, имеющих гидроксил, другие химические группы или элементы. Это объясняет свойство воды растворять определенные органические или неорганические вещества.

17

Способность химических соединений ассоциироваться с молекулами воды называется гидрофильностью. Гидрофильными являются углеводы, белки,

нуклеиновые кислоты.

Физико-химические свойства воды обеспечивают образование макромолекул белков, нуклеиновых кислот за счет их гидрофильности.

Молекулы воды диссоциируют на ионы, имеющие разноименные заряды:

поэтому они представляют собой диполи. Дипольные молекулы за счет электростатических сил притягиваются друг к другу. Ориентируясь противоположно – заряженными полюсами, диполи воды могут связываться и с другими молекулами.

Например, молекула белка построена из аминокислот. Аминокислоты амфотерны, в

определенных условиях имеют заряды.

Гидратация белковых молекул обусловлена наличием на их поверхности полярных групп. К ним относятся карбоксильные, амино- и гидроксильные группы.

При взаимодействии дипольных молекул воды с другой полярной молекулой образуются гидратные оболочки.

Вода гидратной оболочки обладает особыми свойствами: она не является свободной, а связана с белковой молекулой. Это «связанная» вода принадлежит белку, и поэтому имеет особые свойства: температура кипения выше 100◦С,

температура замерзания ниже 0◦С. В воде гидратной оболочки не растворяются

18

различные соли и другие гидрофильные вещества. Окружая каждую молекулу белка, гидратная оболочка не дает этим белковым молекулам сблизиться,

соединиться и выпасть в осадок.

При замерзании вода образует тетраэдрическую льдоподобную структуру,

образование которой объясняется поляризованностью молекулы воды.

Плотность большинства веществ при замерзании возрастает, а плотность замерзшей воды – льда при нулевой температуре меньше плотности воды.

Ледяная корка защищает находящуюся под ней воду от замерзания на полную глубину.

Теплопроводность воды выше, чем других жидкостей, а льда - больше,

чем других неметаллических веществ, но теплопроводность льда в 4 раза больше, чем воды. Поэтому ткани замерзают быстрее, чем оттаивают.

Химические свойства воды показывают на ее высокую реакционную способность. Она соединяется со многими оксидами, металлами и большинством органических веществ. Превращение белков, жиров, углеводов с участием воды имеет важное значение в пищевых технологиях.

2.2 Свободная и связанная вода (влага)

Вода в организмах и в пищевых продуктах может быть в свободном и связанном состоянии.

Свободная вода – это вода не связанная полимером, она находится в виде мельчайших капель на поверхности или в

массе продукта. В свежих овощах и плодах, в мясе и рыбе свободная вода находится в клеточном соке и между клеток. А в сухом чае, сушенных плодах,

в сухом молоке – в микрокапиллярах. В свободной воде содержаться растворенные органические и минеральные вещества. Она легко удаляется при

19

высушивании или замораживании продукта. За счет свободной воды происходит усушка продукта при хранении. Плотность свободной воды 1,

замерзание при температуре 0оС. В свободной воде активно идут химические реакции и развиваются микроорганизмы. Продукты с высоким содержанием свободной воды (мясо, рыба, молоко) являются скоропортящимися, так как в них идут физические, химические, биологические процессы.

Свободная вода содержится в плазме и лимфе крови, спинномозговой жидкости, пищеварительных соках, моче. Эта вода участвует в доставке питательных веществ и удалении продуктов обмена из органов, тканей, клеток организма.

Связанная вода (влага) - это ассоциированная вода, молекулы которой прочно связаны с молекулами других веществ белков, жиров, углеводов,

нуклеиновых кислот за счет химических и физических связей. По видам связи называют воду.

К воде с физической формой связи относятся: адсорбционная вода,

удерживаемая молекулярным силовым полем на поверхности раздела с окружающей средой; осмотическая вода, поглощаемая осмотическими гидрофильными полимерами, влага приводящая к набуханию;

кристаллизационная вода, входящая в состав молекул.

Особо прочную связь имеют адсорбционная и осмотическая связанная вода. Связанная физическими связями вода плохо испаряется, для ее удаления из продукта требуется большая затрата энергии.

Химические формы связи – ковалентные, ионные, водородные - наиболее прочные связи продуктов, тканей организмов со связанной водой. Влагу из продукта с химическими и физическими связями можно удалить только при химических реакциях или при прокаливании. Эти методы сопровождаются разрушением вещества.

Связанная вода плохой растворитель, она имеет повышенную плотность,

замерзает при –50, -70°С, в ней не развиваются микроорганизмы и практически

20

не идут химические реакции. Связанная вода содержится в макромолекулах,

образуя гидратные оболочки гидрофильных коллоидов. Например, одна молекула ДНК связывает один миллион молекул воды. Самое большое количество воды связано белками.

Отношение суммы свободной и связанной воды к ее первоначальному весу, выраженное в процентах называется влажность продуктов.

2.3 Вода в сырье и в пищевых продуктах

Вода входит в состав всех пищевых продуктов. Содержание влаги (%) в

пищевых продуктах изменяется в широких пределах: фрукты, овощи – 70-95;

мясо – 65-75; рыба - 65-85; молоко, пиво, соки - 87-90.

В меньшем количестве воду (в %) содержат: сыр – 37; хлеб – 35; джем – 28;

сливочное масло и маргарин -16-18; мука – 12-14; сухое молоко – 4.

Значительно меньше воды содержится в зерне,

крупах, макаронах, сухофруктах. Минимальная влажность в сахаре (0,14-0,4%), в растительном и топленом масле (0,25-1%), поваренной соли, чае,

сухом молоке (0,5-5%).

Свойства продукта зависят не только от количества в них воды, но и от ее состояния, от уровня свободной и связанной воды.

При хранении и переработке сырья и продуктов вода может переходить из свободного состояния в связанное и наоборот, что вызывает изменение их свойств. Например, при выпечке хлеба или при варке картофеля часть