Углеводы

Углеводы – органические вещества в состав которых входят углерод, водород, кислород. Синтезируются углеводы зелеными растениями из углекислоты и воды под действием солнечной энергии. Углеводы преобладают в пище человека и являются основным источником жизненной энергии.

В зависимости от строения углеводы подразделяют на моносахариды (простые сахар), дисахариды, состоящие из двух молекул моносахаридов, и полисахариды-высокомолекулярные вещества, состоящие из многих моносахаридов.

Моносахариды – простые сахара, состоящие из одной молекулы углевода. К ним относят глюкозу (виноградный сахар), фруктозу (фруктовый сахар), галактозу, маннозу.

Глюкоза содержится в ягодах, плодах, незначительное количество (0,1%) в крови человека и животных. Она имеет сладкий вкус, хорошо усваивается организмом человека.

Фруктоза – находится в плодах, ягодах, овощах, мёде, очень гигроскопична, сладость ее в 2,2 раза выше сладости глюкозы.

Галактоза – составная часть молочного сахара, обладает незначительной сладостью, в свободном виде в природе не встречается.

Дисахариды – это углеводы, построенные из двух молекул моносахаридов. К дисахаридам относят сахарозу, мальтозу, лактозу.

Сахароза (свекловичный сахар) входит в состав многих плодов и овощей. Много ее в сахарной свекле, сахарном тростнике (является сырьем для производства сахара). В сахаре сахарозы 99%, это бесцветные кристаллы сладкого вкуса, хорошо растворимые в воде.

Мальтоза (солодовый сахар) в естественных пищевых продуктах имеется в небольшом количестве. Их содержание повышается искусственно путем проращивания зерна, в котором мальтоза образуется из крахмала под действием ферментов.

Лактоза (молочный сахар) находится в молоке (4,7%), придавая ему сладковатый вкус, но по сравнению с другими дисахаридами она менее сладкая.

Дисахариды при нагревании со слабыми кислотами, под действием ферментов или микроорганизмов гидролизуются (расщепляются на простые сахара). Сахароза при этом расщепляется на равные количества глюкозы и фруктозы:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆.

Этот процесс называется инверсией, а полученную смесь моносахаридов –инвертным сахаром. Он обладает высокой усвояемостью, сладким вкусом и большой гигроскопичностью, содержится в меде.

Все сахара растворимые в воде, это следует учитывать при хранении и кулинарной обработке продуктов. При назревании до высоких температур происходит их карамелизация. Образуется (карамелен, карамелан, карамелин) вещество темного цвета и горького вкуса при жарке, запекании и выпекании изделий появляется румяная корочка, придающая продукту специфический вкус и аромат.

Микроорганизмы сбраживают сахара. Под действие молочно-кислых бактерий лактоза сбраживается до молочной кислоты (производство кисло-молочных продуктов – простокваши, творога).

Под действием дрожжей происходит спиртовое брожение сахаров с образованием этилового спирта и углекислого газа.

Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, имеющие общую формулу (С₆Н₁₀О₅)_n, к ним относят крахмал, клетчатку, гликоген, инулин. Полисахариды не обладают сладким вкусом и называются несахароподобными углеводами. Эти вещества, кроме клетчатки, являются резервным источником энергии для организма.

Крахмал – наиболее важный углевод для человека, в питании которого он составляет 80% общего количества употребляемых углеводов, представляет собой цепь, состоящую из многих молекул глюкозы.

Крахмал содержится во многих растительных продуктах: в зерне пшеницы – 54%, риса – 55%, гороха – 47%, в картофеле – 18%.

Крахмал не растворяется в воде. В горячей воде он набухает образуя клейстер. Крахмал при клейстеризации поглощает до 200-400% воды, увеличивая массу продукта.

Под действием кислот и ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, этот процесс называется осахаривание крахмала, в результате которого получаются промежуточные продукты так называемые декстрины.

Клетчатка (целлюлоза) входят в состав оболочек клеток растительных тканей. Она в воде не растворяется, человеком практически не усваивается, относится к группе балластных веществ и повышает двигательную функцию кишечника. Много клетчатки (до 2%) в овощах, плодах, крупах, мучных изделиях низких сортов.

Гликоген – животный крахмал, содержащийся в основном в печени и мышцах. В организме человека гликоген участвует в образовании энергии, расщепляясь до глюкозы, растворим в воде, клейстера не образует.

Инулин – при гидролизе превращается во фруктозу, растворяется в воде, образуя коллоидный раствор. Содержится в топинамбуре (земляная груша) и корне цикория.

В организме человека при расщеплении 1 г углеводов выделяется 4 ккал (16,7 кДж). Суточная потребность человека в углеводах в среднем 257-586 г в зависимости от энергетических затрат, пола и возраста. При недостатке в пище углеводов организм расходуют в качестве энергетического вещества собственные жиры, и белки. При избытке в пище углеводов организм человека легко превращает их в жиры.

Количество углеводов в пищевых продуктах различно: в картофеле 19,7%, в свежих овощах – 8,6, крупе – 70, в хлебе – 45, в молоке – 4,7%.

Пектиновые вещества – производные углеводов и входят в состав овощей и плодов. К ним относят протопектин, пектин, пектиновую и пектовую кислоты.

Протопектин входит в состав межклеточных пластин, соединяющих клетки между собой. Его много в незрелых плодах и овощах. По мере созревания под действием ферментов он переходит в пектин, что приводит к размягчению плодов и овощей. При тепловой обработке с водой или разбавленными кислотами протопектин также переходит в пектин.

Пектин – растворим в воде, находится в клеточном соке плодов и овощей. При кипячении с сахаром и кислотами образует желе. Это свойство пектина используют в производстве мармелада, желе, джема, варенья, пастилы и др.

Пектиновая и пектовые кислоты – образуются из пектина под действием ферментов при перезревании плодов, придавая им кислый вкус.

Пектиновыми веществами богаты яблоки, абрикосы, слива, алыча, черная смородина, крыжовник. В среднем в них содержится 0,01-2% пектиновых веществ.

Жиры

Жиры – сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Имеют больше значение в питании человека, они участвуют в процессах обмена, влияют на интенсивность многих физиологических реакций (синтез белка, углеводов, гормонов, витамина С), участвуют в построении тканей, предохраняют организм от охлаждения.

Пищевая ценность жиров и их свойства зависят от входящих в их состав жирных кислот, которых известно около 70. Жирные кислоты подразделяются на насыщенные – предельные, которые до предела насыщенные водородом и ненасыщенные – непредельные – имеют в своем составе двойные ненасыщенные связи, могут присоединять другие атомы.

Ненасыщенные жирные кислоты – пальмитиновая и стеариновая, содержатся в животных жирах (бараньем, говяжьем). Ненасыщенные – олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая, они содержатся в растительных жирах.

Химический состав жирных кислот влияет на консистенцию жира. Различают (при комнатной температуре) твердые, мазеобразные и жидкие жиры. Тугоплавкие жиры содержат насыщенные жирные кислоты, легкоплавкие жиры – содержат ненасыщенные кислоты. Температура плавления бараньего жира 44-51С, а подсолнечного масла 16-19С. От точки плавления жиров зависит усвояемость их в организме.

По происхождению различают животные (из тканей жировой ткани животных продуктов) и растительные – из семян растений и плодов. Жиры в воде не растворяются, но растворяются в органических растворителях (керосине, бензине, эфире). С водой жиры дают эмульсии (это свойство используют при производстве майонеза, маргарина).

В процессе хранения под действием света и повышенной температуры жиры окисляются (прогоркают) кислородом воздуха, приобретая неприятный вкус и запах.

Жиры, в состав которых входят ненасыщенные кислоты при определенных условиях могут присоединять водород, этот процесс называется гидротацией. При этом жиры жидкой консистенции превращаются в твердые, их называют саломасами, которые как основу используют при производстве маргарина и кулинарных жиров.

При высокой температуре в процессе жарки жиры дымят с образованием ядовитого вещества акролеина, поэтому для жарки следует применять жиры с высокой температурой дымообразования (160-190С), например, свиной топленый жир, подсолнечное масло, кулинарные жиры.

Под действием воды, высокой температуры, кислот, щелочей и ферментов жиры гидролизуются, омыляются, с образованием жирных кислот и глицерина.

Природные жиры содержат жироподобные вещества фосфатиды и стерины, а также жирорастворимые витамины и ароматические соединения, что повышает их пищевую ценность.

При окислении жиры выделяется 9 ккал (37,7 кДж). В зависимости от возраста пола и вида трудовой деятельности человека суточная норма потребления жиров 60-154 г, из них 30% должны составлять растительные масла – источники ненасыщенных жирных кислот и 20% - сливочное масло – легкоусвояемое, богатое витаминами.

Жиры имеются почти во всех продуктах, но в разном количестве: мясе их 1,2-49%, в рыбе – 0,3-30, в молоке – 3,2, сливочном масле – 82,5, в подсолнечном – 99,9%.

Белки

Это сложные органические соединения, в состав которых входят углерод, водород, кислород, азот, а также могут входить фосфор, сера, железо и другие элементы. Белки наиболее важные биологические вещества живых организмов. Они – основной материал для строительства клеток, тканей органов тела человека. Белки – так же источник энергии и составляют основу гормонов и ферментов.

Белки состоят из аминокислот, соединенных между собой в длинные цепочки. Аминокислоты, содержащие в белках, делят на заменимые и не заменимые. Заменимые – могут быть синтезированы в организме из других аминокислот, имеющихся в составе пищи. Незаменимые – синтезироваться организмом не могут, их восемь – метионин, триптофан, лизин, лейцин, фенилаланин, изолейцин, валин, треонин. Наиболее дефицитными яляются первые три аминокислоты. Незаменимые кислоты человек должен получать с пищей.

Белки, содержащие весь комплекс незаменимых аминокислот, называются полноценными (мясо, куриное яйцо, молоко, рыба, соя). Белки, в составе которых отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота, называются неполноценными.

В зависимости от состава белки делят на две группы – простые (протеины) и сложные (протеиды). Простые белки состоят только из аминокислот (альбумины, глобулины, глютенины).

По происхождению белки бывают животными и растительными. Животные белки, в основном полноценные (белки молока, мяса, яиц, рыбы). Растительные белки неполноценные (за исключением белков риса и сои).

Белки обладают определенными свойствами. Нагревание, ультразвук, высокое давление, ультрафиолетовое излучение и химические вещества вызывают денатурацию (свертывание) белков. При этом они уплотняются и теряют способность связывать воду. Денатурированные белки нерастворимы в воде, не набухают, лучше перевариваются в организме человека. Под действием ферментов, кислот и щелочей белки гидролизуются до аминокислот с образованием ряда промежуточных продуктов.

При расщеплении в организме 1 г белка выделяется 4 ккал (16,7 кДж). Суточная потребность человека в белках в среднем 58-117 в зависимости от возраста, пола, вида трудовой деятельности.

Содержание белков в продуктах различно: в мясе – 11-20%, в рыбе – 8-23, в молоке – 2,8, в яйцах – 12,7, в крупе – 7-13, в бобовых – до 23, в хлебе – 6-8, в овощах – 0,5-5%.