книги2 / 69

71

Итак, дегидратация углеводов - это отщепление воды от моносахаров

(гексоз, пентоз) под действием высокой температуры или кислот. Гексозы при этом образуют оксиметилфурфурол, а пентозы - фурфурол (темно-вишневые вещества):

Дальнейшее превращения фурфуролов приводит к появлению муравьиной,

молочной, уксусной и других кислот, которые обладают запахом, вкусом,

ароматом. Реакция дегидратации является одной из составляющих реакций Майяра.

молекул отщепляется вода и разрушается углеродный скелет. В результате образуются циклические соединения, которые адсорбируют определенной длины световые волны, что и

придает продуктам желтый или коричневый цвет. Продукты желтого цвета называются карамеланы (С24Н36О18), коричневого - карамелены (С36Н50О25). Оба из них растворимы в воде, имеют сладкий вкус и при охлаждении -

стеклоподобный вид. Указанное свойство углеводов используют при получении карамели. При более длительном нагревании образуются чёрные,

губчатые, несладкие, не растворимые в воде вещества - карамелины.

Связывание ароматических веществ. Во время сушки фруктов, их углеводы теряют воду и взамен её связываются с ароматическими веществами.

Ароматические вещества - альдегиды, кетоны, эфиры придают высушенным фруктам специфический аромат.

73

Важную роль в пищевой промышленности выполняют дисахариды:

мальтоза, сахароза, лактоза. Характерной реакцией всех дисахаридов является

гидролиз:

2

Продукты гидролиза сахарозы – гексозы также вступают в реакцию спиртового брожения, что используется для получения хлебобулочных изделий, печенья, спирта, самогона. Брожение происходит также самопроизвольно при порче варенья, компота и других сахаросодержащих продуктов.

Инвертный сахар применяют для производства виноградных вин, безалкогольных напитков, в хлебобулочной промышленности. Его используют для улучшения аромата хлебобулочных изделий и для предотвращения черствения конфет - помадок.

При нагревании сахарозы выше 160° она карамелизуется в смесь карамелана и карамелена. Эти продукты под названием "колер" используется при производстве напитков, коньяков и для окраски других продуктов. Широко используется гидрофильность сахарозы для получения конфет, сиропов, леденцов.

Лактоза в 5-6 раз менее сладкая, чем сахароза и хуже растворяется в воде.

Лактозу используют в производстве пенициллина и в производстве молочных продуктов.

74

При нагревании водных расстройствах лактозы до 100º она превращается в лактулозу, в ней вместо остатка глюкозы образуется фруктоза. Лактулоза более сладкая, чем лактоза и симулирует размножение бифидобактерий – антагонистов гнилостной микрофлоры в кишечнике детей. Для получения сухих молочных смесей обычно используют смесь лактозы с лактулозой.

Лактоза, как и все сахара, вступает в реакцию Майяра, что проявляется в виде потемнения топлёного молока. При нагревании до 160º - 180º лактоза тоже

карамелизируется и раствор приобретает коричневую окраску. В молочной промышленности карамелизацию лактозы не допускают.

Однако самое основное свойство лактозы, используемое в пищевой промышленности - это брожение. При глубоком брожении лактоза распадается на кислоты, спирты, СО2, выделяя энергию,

необходимую для жизни молочнокислых микроорганизмов. Молочнокислое брожение лактозы, используют при

производстве кисломолочных продуктов, сыров, масла; спиртовое - при получении кефиров, кумыса, ацидофильного молока (молочный напиток,

который обогащен ацидофильной молочнокислой бактерией);

пропионовокислое брожение имеет место при созревании сыров.

Основное свойство крахмала – набухание. Вода проникает в молекулярные цепи и образует с гидроксилами воды водородные связи, в результате объём крахмальных молекул увеличивается. Например, объём крахмала кукурузных зерен при набухании увеличивается в 9 раз; с повышением температуры до 65°

набухание крахмала возрастает и он клейстеризуется. При клейстеризации крахмала увеличивается его вязкость, поэтому крахмал придает вязкость соусам и подливкам. К клейстеру относятся хлеб, кисель, тесто и другие продукты. Ряд веществ снижает, ингибирует клейстеризацию. Пример: жиры,

соли, сахара. Чем больше жира и сахара в тесте, тем хуже оно клейстеризуется,

75

связывается. На клейстеризацию влияет рН среды. Так в кислой среде вязкость резко падает, что следует учитывать при изготовлении соусов. Клейстеризуется фракция крахмала амилоза.

Обратный процесс – освобождения воды из крахмальных цепей называется ретроградация (деструкция). Пример - черствение хлеба.

Крахмал проявляет свойство пенообразования. Структуру застывшей пены имеет хлеб. Пена образуется за счёт выделения СО2 из белков муки.

Углекислый газ получается в результате реакции спиртового брожения крахмала (муки), которому предшествует гидролиз с образованием дисахарида мальтозы и моносахарида ά -глюкозы:

Наиболее активно реакция брожения (подъёма теста) идёт при температуре

+35°. При этом в хлебе образуется не только СО2, но и спирт, молочная кислота, уксусная кислота, изовалерьяновый альдегид, обеспечивающие запах теста, а затем хлеба. По мере роста температуры брожение замедляется и при

50-60° оно прекращается.

В ходе выпечки хлеба его вкус зависит не только от перечисленных веществ, но и от образования меланоидинов, то есть крахмал даёт реакцию Майяра.

Готовый хлеб при хранении теряет влагу, а затем уплотняется структура его крахмала, то есть идет синерезис - старение полимерной структуры.

Модифицированные крахмалы используют для совершенствования пищевых продуктов и быстрого их приготовления: предварительно клейстеризованный крахмал, то есть высушенный клейстер, используют для получения загустителей соусов без повышения температуры; гидролизованный кислотой крахмал используют для начинок конфет.

Основные свойства клетчатки: в воде нерастворима, не набухает,

вступает в реакции ферментативного, кислотного или щелочного гидролиза.

76

При кислотном гидролизе клетчатки получают микрокристаллическую целлюлозу [МКЦ], которую используют как наполнитель низкокалорийных продуктов: пищевой загуститель - в пудингах, мягких сырах, фруктовых желе.

При щелочном гидролизе клетчатки получают натриевую соль карбокси-

метил-целлюлозы (Na - КМЦ), которую применяют в технологии изготовления мороженного и как вещества, препятствующего засахариванию сиропов,

глазури.

Методом алкилирования получают метилцеллюлозу, обладающую способностью набухать и растворяться в воде. Её используют для получения низкокалорийных продуктов, как ингибитора синерезиса в замороженных продуктах, как стабилизатора соусов, и как составной части в производстве съедобных оболочек.

Клетчатку используют в качестве вещества, обладающего свойством связывать токсические элементы и радионуклиды. Так как клетчатка состоит из глюкозы, она является источником сахара.

К полисахаридам также относятся гемицеллюлозы – составная часть клеток стенок растений. Мономером этого углевода является ксилоза.

Гемицеллюлоза хорошо связывает воду, поэтому её используют в структуру приготовлении теста, так как присутствие ксилозы значительно улучшает структуру хлеба и тормозит его синерезис. Используется гемицеллюлоза в качестве пищевых волокон.

Пектин и агар-агар обладают способностью образовывать гели (студни).

Поэтому их используют для изготовления мармелада, пастилы, зефира, желе,

мороженого, джемов. Пектин применяют и как противоядие (антидот), так как он способен связывать токсические элементы и выводить их из организма.

77

5.4 Биологическая ценность и потребность углеводов

Биологическое значение углеводов определяется их энергетическими свойствами. Энергетическая ценность 1 грамма углеводов составляет 4,1 ккал.

При всех видах физического труда возникает повышенная потребность в углеводах. Сахара входят в состав клеток и тканей и таким образом участвуют в пластических процессах, в построении организма. Большое значение имеют мукополисахариды - сложные соединения, молекулы которых состоят из белкового компонента и ковалентно присоединенных к нему углеводных цепей,

содержащих большое число повторяющихся дисахаридных звеньев из гексуроновых кислот и аминосахаров. Мукополисахариды входят в состав межклеточного вещества большинства видов соединительной ткани позвоночных, содержатся в коже, костях, синовиальной жидкости, хрящах,

суставах, капсулах, стекловидном теле, роговице глаза, соединительнотканных волокнах сосудов и сердца. Один из представителей углеводсодержащих соединений – гепарин, который обладает противосвертывающей активностью.

Он находится в межклеточном веществе многих органов - печени, легких,

сердца, артериальных сосудов. Мукополисахариды покрывают поверхность почти всех животных клеток, участвуя в ионном обмене, иммунных реакциях,

дифференцировке тканей.

Углеводы играют важную роль в синтезе нуклеиновых кислот,

аминокислот, ферментов. Углеводы тесно связаны с обменом жиров: при больших физических нагрузках, когда расход энергии не покрывается углеводами пищи, происходит образование сахара из жира организма. Однако чаще наблюдается обратное явление - образование жира организма из избыточного количества углеводов пищи.

Наиболее важное значение для организма имеет глюкоза – сахар крови.

Кроме энергетической функции она осуществляет обезвреживание ядов и нормализацию осмотического давления в клетках тканей.

78

Особенно остро нуждаются в углеводах мозг, сердце, мышцы. Углеводы выполняют регуляторные функции, противодействуя накоплению кетоновых тел, тонизируют нервную систему - к этому приводит ощущение сладкого вкуса рецепторами языка. Защитная функция углеводов обеспечивается в печени за счёт работы глюкуроновой кислоты, связывающей токсические вещества.

Углеводы являются основной частью пищевого рациона человека. В организме они запасаются в ограниченном количестве (1 % от массы тела), поэтому должны бесперебойно поступать с пищей.

Удовлетворение потребности в сахарах осуществляется растительными источниками, в которых они составляют не менее 75% сухого вещества.

Углеводами пищи в сутки обеспечивается ≈ 60% энергозатрат. Потребность в углеводах может осуществляться и за счёт сахарозы. Углеводов потребляют в 4

раза больше, чем белков и жиров. На протяжении жизни человек съедает примерно 14 тонн углеводов, из них 2,5 тонны моно- и дисахаридов.

По калорийности доля углеводов в питании человека должна составлять 50

-60%, однако у населения развивающихся стран, в том числе, отдельных слоев России она доходит до 84% и больше. Усвояемость углеводов в желудочно-

кишечном тракте достаточно велика (от 85 до 98%). Пример, хлеб, крупы - 94-

96 %; овощи - 85%; картофель - 95%; фрукты, ягоды - 90%; сахар - 99%.

Значение животных продуктов как источников углеводов невелико. Основным поставщиком животного полисахарида - гликогена являются мясо и печень.

Другой важный источник дисахарида - лактоза молока. Усвояемость лактозы - 98%.

По усвояемости углеводы делятся на усвояемые и неусвояемые.

Усвояемые - это глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, крахмал.

Неусвояемые - балластные (пищевые волокна) - это целлюлоза, гемицеллюлоза,

пектиновые вещества. Балластные углеводы играют важную роль в пищеварении человека. Они влияют на перистальтику кишечника, выводят из организма холестерин.

79

Источники балластных углеводов: хлеб грубого помола, картофель, капуста, морковь, лук-перо, тыква и другие овощи.

Источники усвояемых углеводов: каши, хлебобулочные изделия, варенье, сахар, конфеты, торты, кремы, мёд и другие сладкие продукты. Каждые лишние 25г сахара способствуют образованию в организме 10г жира, поэтому избыточное потребление углеводов приводит к ожирению. Неумеренное употребление углеводов истощает аппарат поджелудочной железы, вырабатывающей инсулин. При этом возникает диабет.

Избыток неусвояемых балластных веществ вызывает: понос, боли в животе, газообразование. Недостаток углеводов в организме приводит к истощению организма, язве желудка и язве 12-пёрстной кишки, желче- и мочекаменной болезни, подагре, раку толстой кишки.

Таким образом, взрослый человек при физическом труде средней тяжести в сутки должен получать 340 - 440г усвояемых углеводов; при особо тяжелом физическом труде потребность в углеводах достигает 600г; лицам, занятым умственным трудом необходимо 290 – 380г углеводов. У женщин 18 - 60 лет потребность в углеводах примерно на 15% ниже, чем у мужчин. Однако, к 75 годам эти различия исчезают. Углеводы должны покрывать 50-55% потребности организма в энергии. На 1кг веса тела требуется 5-8г углеводов, то есть в 4-5 раз больше, чем белка или жира.

Вопросы для самоконтроля

1.По способности к гидролизу, на какие группы делятся углеводы?

2.Назовите представителей моносахаридов, дайте им характеристику.

3.Каково строение полисахаридов? Приведите примеры.

4.В каких пищевых продуктах содержатся углеводы?

5.Перечислите физико-химические свойства углеводов, используемые в пищевой промышленности.

6.В чем заключается биологическая ценность углеводов? Какова их суточная потребность?

80

Тема 6 Витамины пищи

6.1 Основные понятия, классификация витаминов

Витамины (от лат. vita – жизнь) – группа низкомолекулярных органических веществ различного химического строения, которые необходимы для человека и животных в минимальных количествах. Витамины вырабатываются в организме человека и животных, участвуют в обмене веществ. Отсутствие в пище тех или иных витаминов вызывает авитаминоз, избыток витаминов – гипервитаминоз. Известно более 20 витаминов, многие из которых получены синтетически.

Авитаминоз – комплекс симптомов, развивающихся в результате длительного полного или почти полного отсутствия одного из витаминов.

Полиавитаминоз – совместная недостаточность нескольких витаминов. Гиповитаминоз – состояние характеризующее частичную, но уже

проявившуюся специфическим образом недостаточность витамина. Дисвитаминоз – антогонистические взаимоотношения между отдельными

витаминами, когда один из них препятствует действию или всасыванию и ассимиляции другого.

Гипервитаминоз – комплекс патофизиологических и биохимических нарушений, возникающих вследствие длительного избыточного введения в

организм любого из витаминов.

Современная классификация витаминов не является совершенной. Она основана на физико-химических свойствах (в частности, растворимости) или на химической природе, сохраняются и буквенные обозначения. Различают жирорастворимые (А, Д, Е, К) и водорастворимые (С и витамины группы В). В приводимой классификации витаминов, помимо буквенного обозначения, указан основной биологический эффект, иногда с приставкой «анти», указывающей на способность данного витамина предотвращать или устранять развитие соответствующего заболевания; приводится номенклатурное химическое название каждого витамина.