Аминокислоты

незаменимые

Аминокислоты заменимые

Общий фонд аминокислот

БЕЛОК

Роли белка

Транспортные белки

Гормоны

Ферменты

Гены

Антитела

Сократительные белки (работа мышц)

Пластический материал

Поддержание состава жидкостей

Превращение в углеводы

Рис. 1. Образование белков и их роль в организме

Антителами называются специфические (иммунные) вещества, вырабатывающиеся в тканях организма при воздействии на него антигенов (живые микробы и их токсины и т.д) и обладающие способностью вступать в реакцию с этими антигенами, уничтожая их вредное для организма действие

Свойства белков

Белки пищевых продуктов обладают рядом свойств, которые оказывают определенное влияние на ведение технологических процессов при переработке продуктов. С этими свойствами нельзя не считаться, тем более что многие из них открывают большие возможности в совершенствовании технологий.

1. Способность к гидратации (набуханию в воде), т.е. поглощению и удерживанию влаги, причем не адсорбционно (как, например, у крахмала), а осмотически связанно, более прочно. В нормальных условиях белки способны удерживать 2-3-кратное количество воды. (-СО-NH- связывает 1 молекулу воды; -СООН – 4 молекулы воды; -NH₂ – 1 молекулу воды); Молекулы белков устроены таким образом, что все гидрофильные группы находятся на поверхности, а гидрофобные – внутри. Если имеет место ограниченная гидратация, то говорят о набухании белковых веществ. Это имеет место при производстве хлебобулочных изделий (при замесе теста), при замочке зерна. Набухший в воде белок муки образует клейковину, которая может поглощать от 3 до 5 объемов воды, увеличиваясь в размерах. Клейковина и студни обладают свойствами упругости и эластичности, пластичности и ползучести, т.е. свойствами твердого и жидкого тела. Свойства гидратации тесно связаны с поверхностным зарядом белковых молекул, который в изоэлектрической точке (реакция среды при которой происходит равенство положительных и отрицательных зарядов в молекуле белка) равен 0. В этой точке белок имеет наименьшую растворимость и вязкость и легко выпадает в осадок. Это свойство используется для выделения белковых веществ из их растворов при производстве казеина из обезжиренного молока, при производстве белковых изолятов (растительное или животное сырье сначала экстрагируют, затем очищают, а белковые вещества осаждают в изоэлектрической точке) др.

2. Денатурация – изменение нативной конформации белковой молекулы без нарушения пептидной связи (без нарушения ковалентной связи). При денатурации сохраняется только первичная структура, а остальные разрушаются. Денатурация, как правило, процесс необратимый, но при кратковременном действии денатурирующего фактора белок может вновь приобрести свои природные свойства, такой процесс называют – ренатурацией.

Факторы, вызывающие денатурацию: 1. Химические (резкое изменение рН среды в ту или иную сторону); 2. Действие веществ, сильно разрывающих водородные связи; 3. Физические (температура, механическое воздействие и различное излучение)

Показатели денатурации: 1. Увеличение реактивности химически активных группировок; 2. Изменение формы белковой молекулы; 3. Уменьшение растворимости белков; 4. Большая поддатливость действию протеолитических (разлагающих белки) ферментов; 5. Потери белком биологических свойств (ферментативные, гормональные).

Степень денатурации зависит от влажности, температуры, экспозиции нагрева (времени нагрева).

Глубокие денатурационные процессы наблюдаются при выпечке хлеба, слабые денатурационные процессы – при кондиционировании зерна и при длительном хранении.

С. Пенообразование – способность образовывать эмульсии в системе жидкость-газ, называемые пенами. Белки как пенообразователи широко используются при изготовлении кондитерских изделий (безе, кремы) и взбитых пищевых продуктов (взбитые cливки, мороженое, молочные десерты);

Д. Способность белков к гидролизу, т.е. расщеплению на составные части в присутст-

вии кислот или ферментов. Эта способность белков используется в ряде отраслей

пищевой промышленности, например при рафинации растительных масел.

Используют 2 вида гидролиза: кислотный и ферментативный. Они приводят к расщеплению белковых молекул до полипептидов и свободных аминокислот, пептидов. Ферментативный гидролиз белков применяется с целью их удаления из пищевых продуктов, либо с целью повышения их усвояемости. Ферментативный гидролиз имеет место при хранении любых видов сырья под действием нативных и микробиологических ферментов. Глубокий гидролиз сопровождается процессом, называемым гниением, приводит к потере пищевой ценности. При производстве напитков белковые вещества являются нежелательными, т.к. придают им мутность и затрудняют процесс фильтрации. Это имеет место при производстве плодоовощных соков, пива, вина.

Кислотный гидролиз белковых веществ в пищевой промышленности применяется при производстве белковых гидролизатов на основе растительного сырья. Таким способом производятся белковые обогатители пищи, путем обработки крепкими минеральными кислотами растительных шротов. Минеральные кислоты гидролизуются одновременно с пептидными связями и связями белковых веществ с другими компонентами растительной клетки. Таким образом, белковые вещества переводятся в раствор, а при глубоком гидролизе самих белков образуют пептиды и свободные аминокислоты, состав которых определяет вкус пищевых продуктов. Например, гидролизаты с повышенным содержанием глютаминовой кислоты и ее солей обладают ярко выраженным вкусом мяса.

Большое значение в пищевой промышленности имеет ферментативный гидролиз, который связан с процессом пищеварения и с преобразованием белковых веществ до структур, которые лучше усваиваются в организме человека. К числу гидролитических ферментов относятся: протеазы, например в пищевых соках содержится пепсин, трипсин, хемотрипсин, карбоксипептид, желатиназа. Ферментативный гидролиз в молочной промышленности имеет место при хранении молока до переработки, при производстве кисломолочных продуктов и сыров.

Е. Меланоидинообразование, важный процесс преобразования белков пищи, от которого зависит внешний вид и вкусовые достоинства продукта. Меланоидинообразование – это соединения с темной окраской, образующиеся в результате взаимодействия белковых веществ и продуктов их распада с редуцирующими (восстанавливающими) сахарами. Такие реакции называют меланоидинообразованиями или реакцией Майяра. Они относятся к неферментативным процессам и называются реакцией неферментативного побурения. Они характерны для готовых пищевых продуктов, которые уже прошли высокотемпературную обработку. Такие реакции инициируются при низких концентрациях белков и редуцирующих сахаров при высокотемпературной обработке (выпекании, сушке). Меланоидинообразования входят в состав твердой корочки хлебобулочных изделий и обжаренных продуктов. Их реакции называют сахароаминные.

Отрицательный эффект реакции Майяра. В результате реакции Майяра понижается содержание некоторых эссенциальных аминокислот, следовательно, снижается и качество белка, в том числе его питательность. Переваримость белков уменьшается, т.к. не могут гидролизоваться некоторые аминокислотные связи, созданные в результате реакции Майяра. Это приводит к выбрасыванию из организма целых фрагментов пептидов, которые не гидролизовались в пищеварительном тракте. Негидролизованные в желудке пищеварительными ферментами пептиды мешают абсорбции в тонких кишках аминокислот, частично ингибируют пищеварительные ферменты, замедляют транспортировку аминокислот из пищеварительного тракта в ткани и клетки.

Положительный эффект реакции Майяра: формирует желательный цвет, аромат и вкус (обжарка, производство ароматических смесей, имитирующих запах жареного цыпленка или мяса).

Ароматизаторы пищевые – пищевые добавки, предназначенные для улучшения аромата и вкуса пищевого продукта и представляющие собой индивидуальное вкусоароматическое вещество либо смесь вкусоароматических веществ с возможным включением других компонентов (растворители, сухие носители, наполнители и др.). в качестве растворителей могут быть использованы: спирт этиловый, высокоочищенные растительные масла, 1,2-пропиленгликоль, триацетат глицерина. Функции наполнителя выполняют различные виды крахмалов, камедей, декстринов и другие вещества.

Ароматизаторы натуральные – ароматизаторы, которые содержат только натуральные вкусоароматические вещества (например натуральные эфирные масла – апельсиновое, грейпфрутовое, мятное, имбирное, чесночное и др. Их получают из растений различными методами, из которых наиболее растпространенными являются холодное прессование и дистилляция).

Ароматизаторы, идентичные натуральным, - ароматизаиторы, которое содержат одно или несколько вкусоароматических веществ, идентичных натуральным, а также могут содержать натуральные вкусоароматические вещества (пример ароматизаторы фруктово-ягодной группы, предназначенные для производства карамели, - цитрусовые Апельсин, Лимон и Грейпфрут, а также Мята, состоящие более, чем на 50% из натуральных эфирных масел; Земляника – ароматизатор, который содержит идентичные натуральным (полученные химическим путем вещества, находящиеся в натуральной землянике) ароматические компоненты. Все перечисленные выше ароматизаторы состоят из тех же компонентов, что и натуральные ягоды и фрукты, только получают их искусственным способом.

Возникает вопрос: зачем добавлять ароматизаторы, когда можно использовать натуральные фрукты и ягоды? Дело в том, что большинство соединений, характеризующих вкус и аромат натуральных фруктов и ягод, нестабильны по отношению к действию высоких температур из-за чего и теряют свои свойства при приготовлении продуктов.

Ароматизаторы искусственные – ароматизаторы, содержащие одно или несколько искусственных вкусоароматических веществ, не обнаруженных в природе, также могут содержать натуральные и идентичные натуральным вкусоароматические вещества. Например, вкус и аромат ванили может придавать продукту не только ванилин, но и этилванилин – соединение, не найденное в природе, а полученное химическим путем.

Вещества вкусоароматические – органические вещества с характерным запахом, разрешенные органами здравоохранения Украины для производства пищевых ароматизаторов (перечень, нормативы указаны в СанПиН).

Вещества вкусоароматические натуральные (компоненты) – вкусоароматические вещества или их смеси, выделенные из сырья растительного или животного происхождения с помощью различных физических и (или) биотехнологических методов воздействия. В качестве примера можно привести эфирные масла, экстракты ванили и какао и др.

Вещества вкусоароматические, идентичные натураольным, - вкусоароматические вещества, идентифицированные в сырье растительного или животного происхождения и полученные методами пищевой химии. Например, вещества, выделенные из очищенных дымов при традиционном копчении, или вещества, полученные в результате химических реакций: аминосоединения и редуцирующие сахара. Всем хорошо известны вкус и аромат настоящего сливочного масла, но далеко не все отдают себе отчет в том, что йформирование этих ароматов и вкуса зависит от присутствия в продукте важных ароматических веществ: диацетила, ацетоина, этаналя, диметилсульфида, уксусной и молочной кислоты. Образование этих веществ в натуральном молоке, а следовательно и сливочном масле происходит под действием различных заквасок, проявления липолитической активности ферментов. Такие же соединения (идентичные по своему химическому строению и свойствам), обусловливающие органолептические свойства молока и масла, можно получить химическим путем. Их называют идентичными натуральным.

Вещества вкусоароматические искусственные – вквсоароматические вещества, полученные методами химического синтеза, но не идентифицированные в сырье растительного или животного происхождения.

Содержание ароматизаторов в продуктах не должно превышать установленные регламенты. Максимальная дозировка определяется с точки зрения безопасности готового продукта и утверждается в нормативной документации производителя ароматизаторов. Наиболее распространенные дозировки ароматизаторов варьируются от 0,1 до 10 кг на 1000 кг готовой продукции.

Для количественного определения ароматизаторов в продукте известны методы хроматомассного исследования каждого ароматизатора покомпонентно, что позволяет контролировать их состав, предельно допустимые концентрации безопасности входящих веществ.

В проекте закона РФ «О техническом регламенте на ингредиенты и пищевые добавки», СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок (введен в действие с 15 июня 2003 г), проекте ГОСТ «Ароматизаторы пищевые. Общие технические условия» приведено определение: «ароматизатор технологический (реакционный) – пищевой ароматизатор, получаемый взаимодействием аминосоединений и редуцирующих сахаров при температуре не выше 180⁰С в течение не более 15 мин». Указано также, что технологические вкусоароматические вещества относятся к идентичным натуральным.

Основные направления аромата технологических ароматизаторов – жареное мясо (говядина, свинина, курятина и др.), обжаренные орехи, семена, кофе и др.

Голландец Либиг и швейцарец Магги (отдельно друг от друга) в середине 19 века предложили заменитель мясных продуктов (гидролизат растительного белка) и организовали его производство. В настоящее время продукцию под маркой «Магги» вырабатывает компания «Нестле», а традиции Либига развивает концерн «Юнилевер». Сейчас производство гидролизата растительного белка в США и Европе составляет примерно 20 тыс. тонн в год.

Гидролизаты растительного белка используют как непосредственно в качестве мясных ароматизаторов, так и как источник аминосоединений для получения технологических ароматизаторов. Последние производят путем нагревания пищевых продуктов или их компонентов в условиях, близких к условиям традиционного приготовления пищевых продуктов. Термические процессы применяются для получения ароматизаторов мяса, кофе, какао, орехов и др.

Сырьевые материалы для технологических ароматизаторов должны включать один или более компонентов из числа перечисленных:

1. источник белкового азота: пищевые продукты, содержащие белковый азот (мясо, птица, яйца, молочные продукты, рыба, морепродукты, злаки, овощи, фрукты, дрожжи) и экстракты из них; продукты гидролиза вышеперечисленных пищевых продуктов, автолизат дрожжей, пептиды, аминокислоты и (или) их соли.

2. Источник углеводов: пищевые продукты, содержащие углеводы (злаки, овощи, фрукты и их экстракты); моно-, ди- и полисахариды (сахара, декстрины, крахмалы и пищевые гумми).

3. Источник жиров или жирных кислот: пища, содержащая жиры и масла; жиры и масла животного, морского или растительного происхождения; гидрированные, транс-этерифицированные и (или) фракционированные жиры и масла; продукты гидролиза вышеперечисленных компонентов.

4. При проведении процесса могут использоваться сл. компоненты: травы, пряности и их экстракты; вода; тиамин и его хлористоводородная соль; вит. С; лимонная, молочная, фумаровая, яблочная, янтарная, винная кислоты; натриевые, калиевые, магниевые и аммонийные соли вышеперечисленных кислот; лецитин; кислоты, основания и соли в качестве регуляторов рН и др.

Производство технологических ароматизаторов осуществляется в результате взаимодействия сырьевых материалов, перечисленных в п.1 и 2, с возможным добавлением одного или более сырьевых материалов, перечисленных в п.3 и 4.

Температура процесса не должна превышать 180⁰С. Продолжительность процесса не должна превышать 15 мин. при проведении процесса рН не должен превышать 8. Ароматические вещества, усилители аромата и добавки к реакционным ароматизаторам могут быть добавлены только после завершения термической реакции.

Химизм меланоидинообразования

Это сложный окислительно-восстановительный процесс, включающий в себя ряд реакций, которые протекают последовательно и параллельно.

В упрощенном виде сущность этого процесса можно свести к следующему.

Низкомолекулярные продукты распада белков (пептиды, аминокислоты), содержащие свободную аминную группу (-NH₂), могут вступать в реакцию с соединениями, в состав которых входит карбонильная группа =С=О, например, с различными альдегидами и восстанавливающими сахарами (фруктозой, глюкозой, мальтозой), в результате чего происходит разложение как аминокислоты, так и реагирующего с ней восстанавливающего сахара. При этом из аминокислоты образуются соответствующий альдегид, аммиак и диоксид углерода, а из сахара – фурфурол и оксиметилфурфурол. Альдегиды обладают определенным запахом, от которого зависит в значительной степени аромат многих пищевых продуктов. Фурфурол и оксиметилфурфурол легко вступают в соединение с аминокислотами, образуя темноокрашенные продукты, называемые меланоидинами. Белки тоже могут вступать во взаимодействие с сахарами, но менее активно, чем аминокислоты, так как содержит меньше свободных аминных групп.

Возможно образование производного пиррола при взаимодействии 2-х молекул редуцирующих сахаров и одной молекулы аминосоединения:

При нагревании сахароаминокислотных расворов образуется также фурфурол из пентоз и оксиметилфурфурол из гексоз. Последний далее частично превращается в муравьиную и левулиновую кислоту.

Параллельно могут происходить реакции азотистых производных

При избыточном питании усиливаются неконтролируемые организмом процессы гниения в кишечнике, увеличивается нагрузка на печень и почки, которые не в силах справиться с обезвреживанием и выведением больших количеств продуктов белкового обмена, гипертрофируются.

В странах Древнего Востока, как отмечают историки, существовала своеобразная казнь: приговоренных к смерти кормили только вареным мясом, и они умирали от самоотравления на 28-30-й день, т.е. гораздо раньше, чем при полном голодании.

Избыток белка вызывает перевозбуждение нервной системы вплоть до неврозов, а после длительного избыточного потребления белка организм тяжело переносит его последующий дефицит, так как настрой обмена веществ на усиленный распад излишков белка в организме некоторое время еще сохраняется.

Недостаточное поступление белка в организм сказывается на функции всех систем.

1. прежде всего, страдает ферментная система.

2. Тесно связан с белками синтез гормонов.

3. Снижаются защитные функции организма в связи со снижением выработки антител (т.е. снижается биосинтез глобулинов, в том числе -глобулина), снижается сопротивление детского организма к респираторной и кишечноым инфекциям.

4. При недостатке белка в рационе наблюдается изменение морфологии в клетках костного мозга, а это влечет за собой нарушение процесса кроветворения и изменение морфологического состава крови, а также снижение онкотического давления.

5. Снижение количества белка в рационе отражается на условно-рефлекторной деятельности, вызывая ослабление, как процесса возбуждения, так и тормозного процессов.

6. Хроническое, недостаточное поступление белка ведет к глубоким нарушениям функции печени, вызывая развитие жировой инфильтрации печени. Болезнь чаще всего поражает детей раннего возраста (6-8 мес.). летальность – 40-50%. При ввведении в рацион полноценного белка болезнь излечивается. Работами советских ученых установлено, что для предотвращения жировой инфильтрации печени необходим холин, который может поступать в готовом виде с продуктами (фосфатиды) или может синтезироваться в организме при участии метионина. Метионин же поступает с полноценными белками животного происхождения.

7. Недостаточное поступление белка с пищей отражается на ходе минерального обмена.

8. Имеются данные о том, что белковая недостаточность, в первые 2 года жизни, может привести впоследствии не только к низкорослости, но и к задержке психомоторного развития.

9. При недостатке белков нарушается синтез витамина РР в организме, т.к. его синтез связан с аминокислотой триптофаном.

10. При недостатке белка в питании увеличивается выведение из организма витамина С.

11. Увеличивается выделение с мочей рибофлавина и развитие арибофлавиноза самым тесным образом связано с обеспеченностью организма белком.

Поступление белка в количествах ниже рекомендуемой ВОЗ минимальной потребности вызовет белковую недостаточность, которая неизбежно приведет к ослаблению организма, задержке роста, тяжелым расстройствам в обмене веществ, снижению иммунитета, нарушению функции желез внутренней секреции и т.д. Белково-энергетическая недостаточность охватывает широкий спектр патологических состояний, ниболее тяжелыми из которых являются алиментарный маразм и квашиоркор. Симптомами алиментарного маразма являются низкая для возраста масса тела, исчезновение подкожного жирового слоя, общее истощение мускулатуры. Чаще всего наблюдается у грудных детей и детей младшего возраста. Квашиоркор – это состояние, для которого характерны отеки, низкая масса тела, пигментация кожи.

Какое же количество белка необходимо иметь ежедневно в пищевом рационе?

Согласно физиологическим нормам, общее количество белка в рационах питания детей должно составлять удвоенное количество по сравнению с обеспечивающим азотистый баланс или азотистое равновесие, а для взрослого населения полуторное количество.

Для дошкольников это 53-69 г, для школьников 77-98 г, для взрослого населения: 58-87 г у женщин и 65-117 г у мужчин.

В целом в рационах питания за счет белков должно обеспечиваться 14% калорийности рациона.

Белки животного происхождения должны составлять не менее 60% - для детей и не менее 55% - для взрослых.

Среди незаменимых аминокислот наибольшее значение для организма человека имеют триптофан, лизин и метионин (1х3х3). Если эти аминокислоты поступают в ином соотношении, то синтез белка в организме человека идет на уровне той аминокислоты, которой меньше всего, а оставшиеся неиспользованными аминокислоты выводятся из организма.

СОСТАВ И СВОЙСТВА КЛЕЙКОВИНЫ

Клейковиной называют плотную резиноподобную массу, остающуюся после удаления из теста путем отмывания водорастворимых веществ, крахмала и клетчатки.

Изучением клейковины занимаются более 200 лет, однако, процесс формирования клейковины из белковых веществ муки при соединении их с водой в процессе замеса теста, его набухания и брожения, а также причины различий некоторых ее свойств еще полностью не раскрыты.

Отмытая из кусочка теста клейковина называется сырой. В ней содержится до 70% воды, которая входит в состав набухшего (гидратированного) студня. При пересчете на сухое вещество 82-88% клейковины составляют белки. В ней также содержатся крахмал (6-16%), жир (2-2,8%), небелковые азотистые вещества (3-5%), сахар (1-2%) и минеральные соединения (0,9-2%). Все эти вещества входят в состав студня клейковины и остаются даже при самом тщательном ее отмывании. Основную массу белков клейковины составляют глиадин и глютенин.

Содержание сырой клейковины в зерне пшеницы колеблется от 7 до 50%. Высококлейковинными пшеницами считаются такие, в которых сырой клейковины более 28%. Ее количество определяют отмыванием теста, замешенного из 25 г муки или шрота (зерна, размолотого до состояния, близкого к муке). Тесто после замеса до отмывания клейковины должно пройти отлежку в течение 20 мин. Это необхолдимо для лучшего набухания белков и образования устойчивого студня клейковины.. Техника отмывания клейковины изложена в ГОСТ 13586.1-68. Соблюдение правил отмывания совершенно необходимы. Особенно важно осторожно отмывать тесто в начале работы, чтобы не потерять часть клейковины. Температура воды для отмывания должна быть в пределах 182⁰С.

Клейковину отмывают вручную или механизированным способом.

Имеются приборы для отмывания клейковины («Тэби», «Глютенекс», «УОК-1»). Однако они не дают достаточной точности при отмывании клейковины с различными качествами. Кроме того, требуется домывка вручную. Широкое внедрение получили тестомесилки ТЛ-1, в которой колобок теста замешивается за 35 с, и дозатор воды ДВЛ-3.

Качество клейковины характеризуется ее физическими свойствами (упругость и растяжимость) и способностью к набуханию.

Упругость – свойство клейковины возвращаться в исходное положение после снятия деформирующих усилий.

Для определения физических свойств клейковины разработаны специальные приборы (пластометр АВ-1, пенетрометр и др.). Более совершенным прибором является измеритель деформации клейковины ИДК-1. Деформирующую нагрузку в этом приборе создает давление груза (120 г), свободно падающего на шарик клейковины (массой 4 г) и сжимающего его в течение 30 с.

Результаты измерения упругости клейковины отмечаются в условных единицах на шкале прибора. Чем больше упругость испытываемого шарика клейковины, тем меньше он сжимается и тем меньшая величина будет зафиксирована на шкале прибора.

Клейковина первой группы дает возможность получить хлеб с хорошей формоустойчивостью и достаточно разрыхленный, с большим объемным выходом, равномерной и тонкостенной пористостью.

Клейковина второй группы при достаточном ее содержании обычно обладает меньшей газоудерживающей способностью, что определяет получение хлеба с меньшим объемным выходом, но в большинстве случаев доброкачественного.

Из зерна (муки), имеющей клейковину третьей группы, получается низкопористый плохо разрыхленный хлеб, с малым объемным выходом, не отвечающий требованиям ГОСТа по внешним признакам.

Таблица – характеристика клейковины зерна пшеницы на шкале ИДК-1

Показатель шкалы	Характеристика клейковины	Группа клейковины
0-15	Неудовлетворительная крепкая	III
20-40	Удовлетворительная крепкая	II
45-75	хорошая	I
80-100	Удовлетворительная слабая	II
105-120	Неудовлетворительная слабая	III

При отсутствии прибора ИДК-1 упругость клейковины определяют органолептически. Для этого шарик клейковины сдавливают и по скорости восстановления первоначальной формы судят о ее упругости. Если после снятия деформирующих усилий клейковина достаточно быстро восстанавливает исходную форму, то она имеет хорошую упругость. Не восстанавливающаяся после деформации клейковина считается неудовлетворительной. Таким образом, как избыточная, так и недостаточная упругость не желательны.

Растяжимостью клейковины называется ее способность растягиваться в длину. Клейковину растягивают до разрыва с таким расчетом, чтобы все растягивание продолжалось 10 с. В момент разрыва клейковины отмечают длину (см), на которую она растянулась.

Клейковина с короткой растяжимостью обычно не обеспечивает хорошей разрыхленности теста, как и сильно растягивающаяся клейковина (сильно провисающая и разрывающаяся на весу под собственной тяжестью).

Способность сухих веществ, образующих клейковину, к набуханию (при образовании теста) может быть различной. Водопоглотительная способность колеблется в больших пределах. Для клейковины стекловидной пшеницы характерна наибольшая набухаемость. В связи с этим одним из признаков качества является соотношение между массой сырой и сухой клейковины. Высушивают навеску сырой клейковины (4 г), используя прибор ВНИИХП-ВЧ.

По цвету клейковина может быть светлая, серая или темная. Первая чаще обладает наиболее хорошей растяжимостью и упругостью. Темные тона ее обычно появляются вследствие неблагоприятных воздействий на зерно при созревании, хранении или обработке.

Длительное время считалось, что клейковину из ржи можно отмыть лишь в редких случаях и путем использования длительной отлежки теста при повышенной температуре. Однако подробное изучение условий формирования ржаной клейковины в настоящее время позволяет легко отмывать ее из любого образца зерна или муки путем предварительного удаления слизистых веществ солевыми растворами. Клейковина ржи, в отличие от пшеничной, темная и, как правило, слабая; в ржаном тесте отсутствует связный клейковинный каркас, так как клейковина почти полностью пептизируется. В связи с этим тестоведение при выпечке ржаного хлеба существенно отличается от пшеничного.

Свойства клейковины из тритикале приближаются к ржаной, но она отмывается обычным методом, так же как и пшеничная.

Факторы, влияющие на количество и качество клейковины

Чем больше в пшеничном зерне клейковины и чем лучше она по своим физическим свойствам, тем выше технологические (хлебопекарные) достоинства выработанной из него муки.

Факторы:

Сортовые особенности, условия выращивания и уборки урожая (недостаток азота в почве, ранние заморозки, уборка в недозрелом состоянии), неблагоприятные воздействия, которые испытывает зерно при хранении и обработке (воздействие насекомых – клопов-черепашек).

Содержание клейковины и признаки ее качества – наследственные свойства, хотя и зависят в значительной мере от условий выращивания. При создании нового сорта пшеницы с хорошими хлебопекарными качествами селекционер уже на ранних этапах селекции стремится увеличить содержание в зерне белка и клейковины.

В районах производства зерна пшеницы с лучшими хлебопекарными качествами особенно отрицательное влияние на клейковину оказывают клопы-черепашки. Наибольший вред они наносят в молочной спелости зерна, значительно высасывая его содержимое. Зерно получается щуплым, с многочисленными впадинами на поверхности. В период восковой спелости повреждения ограничиваются отдельными участками наружных слоев эндосперма. Однако и в этом случае в месте укола происходит значительное изменение структуры эндосперма: он становится рыхлым, заметно деформируются крахмальные зерна.

(В агрономической практике обычно выделяют три фазы созревания зерновки: молочная спелость, восковая спелость, полная спелость.

Молочная спелость – растения еще зеленые, только в нижней части желтеют стебель и листья, зерновка зеленоватая, влажность ее от 60 до 40%.Содержимое зерна выдапвливается и по консистенции похоже на молокообразную массу;

Восковая спелость – растения желтые, кроме 2-3 верхних узлов стебля и некоторой части соцветия. Зерновка желтая, эндосперм восковидный, упругий, влажность его от 40 до 22%, легко режется ногтем. Рост зародыша и накопление пластических веществ прекращаются. Зерно полносчтью сформировалось и имеет характерные форму и цвет, и только вдоль бороздки зерна сохраняется еще зеленоватая окраска, которая в конце восковой спелости исчезает;

Полная спелость – растения приобретают желтую окраску, листья отмирают, зерно твердеет, уменьшается в размере. Влажность его 22-16% и менее. В этой фазе проводят уборку комбайнированием).

Сильное воздействие на вещества зерна клопов-черепашек объясняется тем, что в их слюне имеются активные протеолитические и амилолитиченские ферменты. Протеиназы, расщепляя белки, изменяют и свойства клейковины. Отмытая из такого зерна клейковина сразу же или через короткое время расплывается, теряет упругость и при дальнейшей отлежке превращается в сметанообразную массу. Она обычно относится к третьей группе.

Интенсивный гидролиз наблюдается и в тесте, где в период его брожения наряду с протеиназами активно действует и амилаза. В результате получается плывущее тесто, не способное удерживать газ. Хлеб получается малого объема даже при выпечке в формах, с плохой пористостью и липким мякишем.

Воздействие ферментов настолько велико, что в поврежденной части зерна более половины всех азотистых веществ превращается в низкомолекулярные соединения.

Большая активность ферментов слюны клопов-черепашек приводит к тому, что при повреждении ими 3-5% зерен получается мука с плохими хлебопекарными качествами. 1-2% таких зерен в партии части приводит к потере признаков, характеризующих сильные пшеницы.

В связи с вредным воздействием клопов-черепашек на состояние зерна и его технологические свойства содержание поврежденных зерен в партиях зерна часто нормируется, а поэтому и определяется (ГОСТ 10841-64).

Белки клейковины и способность их к образованию хорошо гидратированного эластичного студня чувствительны к повышенным температурам. Так, если в процессе тепловой сушки зерна допустить его нагрев до 60⁰С, то из такого зерна клейковина не отмывается вообще. При температуре нагрева более 50⁰С ее отмывается меньше, она становится серой, короткорвущейся и крошащейся. Даже температура нагрева 48-50⁰С в начальный период сушки очень влажного зерна (24-30%) уменьшает выход клейковины и может отразиться на ее качестве. Наоборот, сушка с соблюдением благоприятных температурных режимов в некоторых случаях улучшает свойства клейковины. Это особенно характерно для зерна со слабой (сильно растягивающейся) клейковиной.

Характеристика сильных пшениц

Различные свойства клейковины, содержащейся в зерне мягкой пшеницы, привели к необходимости технологической классификации пшениц по признаку их пригодности для выработки хорошего печеного хлеба. В мировой практике и в нашей стране пшеницы подразделяют на три группы: сильные, средние и слабые.

Сильными (англ. Strongth) называют сорта мягкой пшеницы, мука из которых при соответствующем технологическом процессе приготовления теста дает формоустойчивый хлеб большого объема, с хорошим пористым мякишем.

Отличительная особенность клейковины муки из этих пшениц состоит в том, что за все время приготовления теста (брожения и механической обработки) она гидролизуется в пределах, не нарушающих его хорошую газоудерживающую способность. Добавка таких пшениц к партиям, обладающим низкими хлебопекарными свойствами, обеспечивает получение из их смеси муки, хорошей в хлебопекарном отношении. Однако и среди сильных пшениц имеется известная дифференциация. Разные сорта и партии их обладают различной смесительной ценностью. Чем выше показатели их «силы», тем, как правило, они обладают большей смесительной ценностью и, следовательно, тем меньше их нужно добавлять к слабым пшеницам.

Средние (англ. Filler) пшеницы дают муку и хлеб нормального и хорошего качества. В них часто содержится много клейковины, относимой к первой группе. Однако средние пшеницы не могут быть полноценными улучшителями слабых. Добавление средних пшениц к слабым не дает резкого улучшения технологических свойств составленной смеси.

Слабые (англ. Weak) пшеницы имеют генетически слабую клейковину, не обладающую хорошими исходными качествами и еще менее устойчивую при изготовлении теста. Слабые пшеницы дают хлеб с малым объемным выходом и небольшой пористостью.

В мировом производстве мягкой пшеницы относительное количество сильной составляет 15-20%, средней – 25-30% и слабой – 50-55%.

Для выявления «силы» пшеницы используют: опытную выпечку (продолжительность 4-6 ч, не определяется смесительная способность), приборы для определения физических свойств теста – фаринограф, альвеограф, валориграф (высокая стоимость, не полная характеристика истинных хлебопекарных свойств, разница в получаемых результатах), амилограф, вискограф – позволяет определять вязкость при постоянной температуре в пределах от 20 до 150⁰С; прибор Хагберга-Пертена, представляющий собой вискозиметр погружения и др.

Одним из методов, основанных на химических процессах, является метод седиментации (от лат. sedimentum – осадок). Он заключается в определении объема осадка частиц муки из навески после набухания их в слабых растворах органических кислот (молочной, уксусной и др.). В подкисленной взвеси муки белки клейковины набухают и оседают, увлекая за собой и другие составные части. При этом клейковина с хорошими физическими свойствами набухает лучше и в слабом растворе кислоты не растворяется. Слабая, расплывающаяся клейковина набухает меньше, сравнительно быстро растворяется и образует мутный раствор. Уровень, до которого оседает взвесь муки за определенный промежуток времени при контролируемых условиях, служит показателем седиментации. Имеется много модификаций этого метода.

В последние годы широко распространен метод пробной выпечки хлеба с применением интенсивного замеса теста, так называемый ремикс-метод.

ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИРОВ КАК ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

Жиры (липиды) и жироподобные вещества (липоиды) объединяются общим названием липиды.

Молекулы жира состоят из молекулы глицерина, связанной с тремя молекулами одной из трех жирных кислот. Медицинское название жиров - триглицериды. Например, жир, в большом количестве содержащийся в говяжьем сале и состоящий из глицерина и стеариновой кислоты, называется тристеаринглицеридом. С помощью тестов на триглицериды определяется содержание жира в крови. Наиболее богатыми источниками жиров (кроме мяса, яиц и молочных продуктов) являются орехи и растительное масло.

Наличие жиров в пище придает различным блюдам высокие вкусовые качества, способствует возбуждению аппетита, имеющего важнейшее значение для нормального пищеварения.

Недостаток или избыток жиров практически одинаково опасен для организма человека. При низком содержании жира в рационе, особенно у людей с нарушенным обменом веществ, сначала появляются сухость и гнойничковые заболевания кожи, затем наступает выпадение волос и нарушение пищеварения, понижается сопротивляемость инфекциям, нарушается обмен витаминов.

При избыточном потреблении жиров происходит их накопление в крови, печени и других тканях и органах. Кровь становится вязкой, повышается ее свертываемость, что предрасполагает к закупорке кровеносных сосудов, наступает атеросклероз. Избыток жира приводит к ожирению.

Высказывается мнение, что существует прямая связь между раком толстого кишечника и потреблением пищи, богатой жирами. Высокое содержание жира в пище приводит к увеличению концентрации желчных кислот, поступающих с желчью в кишечник. Желчные кислоты и некоторые другие составные части желчи, а также продукты распада животных белков оказывают на кишечную стенку либо канцерогенное влияние непосредственно, либо под действием кишечной микрофлоры превращаются в продукты, обладающие канцерогенным эффектом. Аналогично этому при избытке полиненасыщенных ЖК, поступающих за счет растительных масел или рыбьих жиров, образуется много окисленных продуктов их обмена – свободных радикалов – отравляющих печень и почки, снижающих их иммунитет и также оказывающих канцерогенное действие.

Липиды представляют собой группу соединений животного, растительного или микробного происхождения, практически нерастворимых в воде и хорошо растворимых в неполярных (гидрофобных) органических растворителях.

	Л И П И Д Ы
Жирорастворимые витамины	простые	сложные	циклические	Жирорастворимые пигменты
- А, Д, Е, К	- триглицериды, - воски	- фосфатиды, - гликолипиды	- стерины, - стериды	хлорофилл, каротиноиды и др.

Все липиды являются сложными эфирами спиртов (глицерин, инозид, стирол) и жирных кислот насыщенных и ненасыщенных, а также органических кислот (фосфорная)

По составу липиды делят на 3 группы: простые, сложные, циклические.

Простые состоят из углерода, водорода, кислорода. К ним относят триглицериды, воски.

В состав сложных липидов, кроме углерода, водорода, кислорода могут входить азот, фосфор, иногда сера. К ним относят фосфатиды, гликолипиды.

К циклическим относят высокомолекулярные спирты стерины и их сложные эфиры – стериды.

В отдельную группу выделяют жирорастворимые витамины и жирорастворимые пигменты.

К пигментам относятся вещества нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в жировых растворителях Известно свыше 70 видов пигментов, но наиболее важными и широко распространенными являются каратиноиды (вещества, окрашенные в желтый и оранжевый цвет – из них образуется вит. А) и хлорофилл – пигмент, придающий зеленую окраску растениям и играет роль в процессе фотосинтеза и усвоение СО₂ растениями на свету. Его структура схожа со структурой гемоглобина крови, где вместо атома железа в центре находится атом магния.

Суточная потребность в липидах от 80 до 100 г из них 30% - растительного происхождения и 70% - животного. Усвояемость липидов от 90-97%.

Важнейшая составная часть жиров – жирные кислоты насыщенные (стеариновая, пальмитиновая, масляная и др.) и ненасыщенные (олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая – содержат одну или несколько двойных углеродных связей Наличие непредельных связей определяет легкую окисляемость). См. ксерокс лекций.

Особое физиологическое значение имеют полиненасыщенные ЖК, которые входят в состав клеточных мембран и других структурных элементов ткани. Ненасыщенные ЖК – линолевая и линоленовая – не синтезируются в организме. Арахидоновая кислота может образовываться в организме из линолевой в присутствии витамина В₆ и биотина. Эти кислоты необходимы для роста и обмена веществ организмов, эластичности их сосудов. Полиненасыщенные ЖК, составляющие значительную часть растительных масел, играют также важную роль в синтезе простангландинов – гормоноподобных веществ, принимающих участие в регуляции многих процессов в организме. В отличие от насыщенных ЖК полиненасыщенные способствуют удалению холестерина из организма – при нарушении холестеринового обмена возникает атеросклероз.

По современным представлениям, сбалансированным считают следующий жирнокислотный состав триацилглицеролов: полиненасыщенные ЖК – 10%, мононенасыщенные – 60%, насыщенные – 30%.

Липидные фракции, выделяемые из сырья, кроме триглицеридов, содержат небольшие количества моно-, ди-, триглицеридов, свободных жирных кислот, жирорастворимых пигментов, сложных липидов (глико-, фосфо, восков и слизевых веществ). В совокупности они называются «сырым» жиром.

Фосфолипиды – основной компонент биомембран клеточных структур, они играют существенную роль в проницаемости клеточных оболочек и внутриклеточном обмене. Наиболее важный из фосфолипидов – фосфатидилхолин или лецитин проявляет липотропное действие, препятствуя ожирению печени и лучшему усвоению жиров. Фосфолипиды отличаются от глицеридов тем, что кроме глицерина и ЖК содержат фосфат и азотистое основание

ЖК

R – фосфат – Гл

ЖК

Азотистое основание (R) в лецитине представлено холином.

Характерной особенностью любой молекулы фосфолипидов является то, что она построена из двух частей: несущей электрические заряды (полярной) головки и длинных углеводородных хвостов, не несущих электрического заряда. Чтобы показать различное отношение к воде и жиру головки называют гидрофильными, а хвосты – липофильными (гидрофобными). Благодаря наличию в молекуле двух частей фосфолипиды способны образовывать мембраны и эмульгировать жиры: в водной среде липофильные хвосты ориентируются в сторону жира, а гидрофильные головки – в сторону воды (рис. 2). Фосфолипиды играют роль соединительного звена между двумя несовместимыми фазами (жир и вода).

В пищевых технологиях фосфолипиды используют в качестве не только обогатительной пищевой добавки, но также в качестве эмульгатора и стабилизатора при производстве майонеза, шоколада и т.д.

Рис. 2. Схема эмульгирования жира фосфолипидами:

1- гидрофильные головки, 2 – липофильные хвосты

Холестерин является структурным компонентом всех клеток и тканей человека. Он участвует в обмене желчных кислот, ряда гормонов, кальциферола. Основная часть холестерина образуется в печени (70-80%), остальная поступает с пищей. В обычном пищевом рационе обычно содержится около 500 мг холестерина. Избыток холестерина способствует развитию атеросклероза.

Рекомендуемое потребление организмом – 90 –100 г в сутки, при этом 1/3 их потребности должны составлять растительные масла, 2/3 – животные.

Лецитин. Для промышленного производства растительных фосфолипидов (лецитина) традиционно используют семена сои. Основная причина этого заключается в том, что практически эксклюзивным экспортером лецитина являются США, где соя представляет превалирующую масличную культуру. Более 90% используемых сегодня пищевой промышленностью Украины и России лецитинов – импортные. У нас лецитины представлены в основном продукцией фирм «Штерн, лецитин и соя» (Германия), New Spirit Naturals (США), Lucas Meyer (Германия) и ряд др. Учитывая потенциал масложировых предприятий Украины по переработке подсолнечных масел и выработке фосфолипидов, возникает вопрос о возможности создания отечественных конкурентоспособных фосфолипидных продуктов и БАД.

Функции липидов:

1. Являются источником энергии. За исключением небольшого количества сохраняющихся углеводов, организм переводит излишние калории, полученные с едой, в жир, концентрирующий энергию. Сжигание одного грамма жира дает 9 калорий, а из одного грамма углеводов или белков получается только 4 калории. Даже самому худому человеку необходимо некоторое количество жира, поскольку мы сохраняем очень мало углеводов: в среднем в организме человека содержится 150 тысяч калорий в жире и лишь 2 тысячи - в углеводах. Запас энергии в углеводах можно израсходовать быстрее, чем за один беспокойный день.

2. Помимо хранения энергии, жир покрывает стенки сосудов, нервы и другие органы, защищая их от физических повреждений и потери тепла. Жир распределен по всему телу (особенно это касается мембран, покрывающих клетки и клеточные ядра), что обеспечивает химическую защиту при взаимодействии с важнейшими субстанциями организма, например простагландинами.

3. Очень важна транспортная функция жиров. Липопротеиды – соединения жиров с белками – переносчики жирорастворимых витаминов в организме, а также источник для синтеза простангландинов, тромбоксанов и др., защищающих организм. Будучи носителями жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К), способствуют нормальному обмену веществ в организме.

4. Жиры – источник синтеза стероидных гормонов, которые во многом обеспечивают приспособление организма к различным стрессовым ситуациям. В нервной ткани содержится до 25% жиров, в клеточных мембранах – до 40%.

5. Необходимы для нормального усвоения витаминов организмом.

6. Входят в состав протоплазмы клеток, где в соединении с белками образуют сложные комплексы, являющиеся составной и обязательной частью клеточных мембран.

7. Являются источником ненасыщенных жирных кислот необходимых для организма.

8. Жиры способствуют закреплению в определенном положении таких внутренних органов как почки, кишечник и предохраняют их от смещения при сотрясениях.

Триглицериды – это сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных ЖК

СН₂ – О – С - R

СН - О – С – R₁

СН₂ – О – С – R₂

R, R₁, R₂ - радикалы высокомолекулярных ЖК. В состав триглицеридов входят как насыщенные , так и ненасыщенные ЖК. На долю ненасыщенных ЖК приходится от 70 до 85% всех кислот, входящих в состав триглицеридов.

При действии кислот и щелочей происходит расщепление эфирной связи и в результате образуются жирные соли, называемые мылами, и выделяется спирт – глицерин. (Первое мыло, самое простое моющее средство, было получено на Ближнем Востоке более 5000 лет назад. Поначалу оно использовалось главным образом для стирки и обработки язв и ран. И только с 1 века н.э. человек стал мыться с мылом. Мыло получают в результате химического взаимодействия жира и щелочи. Скорее всего, оно было открыто по чистой случайности, когда над костром жарили мясо, и жир тек на золу, обладающую щелочными свойствами. Взяв в руки горсть этого простейшего мыла, древний человек обнаружил, что оно легко растворяется в воде и смывается вместе с грязью).

Глицерин, входящий в состав триглицеридов, является трехатомным спиртом, имеющим формулу С₃Н₅(ОН)₃ или

С Н₂ОН

С НОН

СН₂ОН

Физические и химические свойства жиров зависят от состава и строения ЖК. Например, чем выше в жире содержание ненасыщенных ЖК, тем ниже его температура плавления, и т.д.

Под действием кислорода воздуха и при участии ряда ферментов жиры портятся и прогоркают. См. ксерокс лекций.

Из всех свойств в пищевых технологиях используют следующие свойства жиров:

• гидролиз

• переэтерификация

• окисление

• гидрогенизация (гидрирование)

1). Гидролиз (ферментативный и неферментативный)

Ферментативный гидролиз имеет место в процессе хранения. Он происходит под действием липаз, вырабатываемых микроорганизмами

Неферментативный гидролиз проходит под действием кислот, щелочей и при этом происходит расщепление жира на глицерин и свободные ЖК.

Щелочной гидролиз жира называется омылением, а калиевые и натриевые соли – мыла.

При гидролизе жиров накапливаются свободные ЖК, что приводит к увеличению кислотности масла, которая характеризуется кислотным числом (для растительного сырья К.ч.=0,4; для свежих животных жиров К.ч.=1,5).

Накапливаемые при гидролизе свободные ЖК ухудшают органолептические характеристики жиров, поэтому являются нежелательными и имеют место при длительном хранении пищевых продуктов в присутствии влаги и некоторых катализаторов. Поэтому жиросодержащие продукты следует хранить в герметичной таре.

Целенаправленный гидролиз имеет место в мыловарении.

2) Переэтерификация – обмен кислотными остатками в пределах одной молекулы жира либо между разными молекулами. Эта реакция протекает только в присутствии катализаторов (метилат или этилат натрия), при высоких температурах и давлении. Переэтерификация используется с целью придания одному и тому же жиру определенных пластических свойств. В результате переэтерификации меняется температура плавления, консистенция, вязкость, пластичность и т.д., таким образом переэтерификация позволяет изменять физико-химические свойства жира без изменения жирнокислотного состава жира,а следовательно без изменения их пищевой ценности.

3) Окисление жиров. Этот процесс напрямую связан с пищевой порчей жиров. Липиды считаются лабильными (нестабильными) компонентами пищи и в процессе хранения распадаются на различные соединения, придающие сырью в процессе хранения нежелательные вкусовые и ароматические свойства. Прежде всего этот процесс связан с воздействием влаги, света и кислорода воздуха. Особенно интенсивно протекает порча жира при наличии ионов тяжелых металлов. В процессе хранения жиры могут настолько изменять свои свойства, что становятся непригодными.

Органолептическая оценка жира имеет субъективный характер и характеризуется терминами «прогорклый вкус», «рыбный вкус» и т.д. в зависимости от состава веществ, образующихся в процессе распада.

При пищевой порче жиров всегда понижается пищевая ценность. С целью понижения порчи жиров используют герметичную тару, пониженную влажность при хранении или вводят специальные добавки, называемые антиокислителями, действие которых связано с возникновением менее активного радикала, который не вступает в реакцию с молекулой исходного окисляющего вещества.

В целом пищевая порча жиров может быть связана либо с гидролитическим, либо с окислительным прогорканием.

Гидролитическое прогоркание обусловливается накоплением в продукте низкомолекулярных ЖК. Среди таких кислот находятся в основном, масляная, валериановая, капроновая.

Большее место в пищевых технологиях занимает окислительное прогаркание. Как правило, оно является неферментативным процессом и развивается в жиросодержащих продуктах под действием кислорода воздуха и фотонов света. Другое название окислительного прогоркания – аутоокислительное.

Фотоны света выступают инициаторами радикального процесса окисления, т.к. под их воздействием образуется активный атомарный кислород.

Прежде всего такому окислению подвергаются жиры с высоким содержанием свободных ЖК. Однако на практике большей стойкостью при хранении отличаются растительные жиры, а не животные. Это связано прежде всего с наличием природных антиоксидантов (вит. Е).

Среди первичных продуктов окисления находятся производные высокомолекулярных карбоновых кислот, содержащие группировки такого типа

- О-О- -ОН-ОН- -ОН-СН₂-

- О-О- О О О - ОН

О

Перекиси озониды гидроперекиси

Их называют первичными продуктами окисления, они являются крайне нестойкими и быстро распадаются до вторичных продуктов окисления: спиртов, альдо- и кетокислот, низкомолекулярных карбоновых кислот, разнообразных эфиров. Эти продукты, особенно кетосодержащие, вызывают прогорклый вкус, неприятный запах.

При образовании продуктов окисления изменяются химические и физические свойства жиров. Продукты окисления вызывают вспенивание масла, способность расплавляться. Некоторые из них негативно действуют на организм человека. Например, акролеин, представляющий собой непредельный глицеральдегид, образующийся при высокотемпературном окислении жиров.

На практике ферментативное окисление обычно протекает при хранении сырья и полуфабрикатов. Как правило, оно тесно связано с гидролитическим распадом жиров, которые предшествуют окислению. Например, вначале на жиры воздействуют гидролитические ферменты типа липаз, а затем окислительные – липоксигеназы. Тормозящим действием на процессы окисления обладают природные и окислительные антиоксиданты (бутилокситолуол, бутилгидроксианизол, вит. Е и др.), обладающие способностью гасить свободные радикалы, образованием которых и объясняется интенсивность окисления.

4) Гидрогенизация (гидрирование) представляет собой насыщение водородом полиненасыщенных жирных кислот с целью удлинения сроков хранения, стойкости и придание твердой консистенции. Последнее обусловливается удобством при хранении в производстве.

В промышленных масштабах гидрирование применяют при производстве маргарина, а также кулинарных и кондитерских жиров (гидрожиров).

Для производства маргарина используются высококачественные дезодорированные масла, а для производства гидрожира используют соломасс (его получают при экстрагировании смеси подсолнечниковых, арахисовых шротов бензином). Используют гидрожир в качестве жировой обогатительной добавки в пищевых концентратах (супах, кашах, бульонных кубиках).

Основные константы, характеризующие свойства жира:

• температура плавления и застывания

• кислотное число

• йодное число

• число омыления

Температура плавления – это температура, при которой жир переходит в жидкое состояние, а температурой застывания является температура, при которой жир приобретает твердую консистенцию.

Жиры, представляющие собой смесь триглицеридов разного состава, не имеют точной температуры плавления и застывания – сначала плавятся низко- и среднеплавкие триглицериды, затем высокоплавкие, застывание жира также происходит постепенно.

Температура плавления жира повышается с увеличением в их составе количества насыщенных ЖК, содержащих более 8 атомов углерода. При комнатной температуре эти кислоты имеют твердую консистенцию. Насыщенные же ЖК, содержащие менее 8 атомов углерода, и ненасыщенные ЖК – жидкие вещества.

Кислотное число – одно из основных характеристик качества жира. По этому показателю судят о пригодности жиров для пищевых целей. Оно характеризуется содержанием свободных ЖК накопление которых связано с ращеплением жира под влиянием неблагоприятных факторов.

К.ч. характеризуется количеством мг КОН необходимого для нейтрализации свободных ЖК, содержащихся в 1 г жира.

Йодное число. Ненасыщенные ЖК, содержащиеся в жирах, легко присоединяют по месту двойных связей различные атомы, в том числе галогены. На этом свойстве основано определение йодного числа. Йодное число выражают в граммах йода, которое может быть связано 100 г жира.

Й.ч. тем выше, чем больше в жире ненасыщенных ЖК и чем больше двойных связей у этих кислот. Чем выше Й.ч. тем легче и быстрее жир окисляется и прогоркает.

По величине Й.ч. все растительные масла делят на:

• высыхающие (Й.ч. свыше 130 – льняное и конопляное масло);

• полувысыхающие (Й.ч. = 85-130 – масло подсолнечника, кукурузное масло);

• невысыхающее (Й.ч. меньше 85 – кунжутное, клещевинное (косторовое), оливковое)

Число омыления характеризует среднюю молекулярную массу ЖК, входящих в состав триглицеридов. Чем она ниже, тем больше число омыления жира, и наоборот.

Количество щелочи (количество миллиграммов КОН), необходимое для омыления 1 г жира ( для нейтрализации и свободных и связанных ЖК), называют числом омыления.

Щелочной гидролиз жиров называют омылением (образуются мыла и глицерин).

УГЛЕВОДЫ

Углеводы – полигидроксильные соединения, содержащие альдегидную или кетонную группы или образующие эти группы при гидролизе.

Углеводы состоят из углерода, кислорода и водорода в соотношении – на один атом углерода одна молекула воды (отсюда название углевод), общая формула С_n(Н₂О)_n.

Основными источниками углеводов в питании человека являются продукты растительного происхождения. В растениях они синтезируются методом фотосинтеза из СО₂ и Н₂О с участием хлорофилла и фотонов солнечного света.

Все углеводы делят на 2 группы:

• простые сахара (моносахара – пентозы: арабиноза, ксилоза, рибоза и гексозы: глюкоза, фруктоза)

• сложные сахара (полисахариды),

полисахариды 1 порядка – дисахариды: сахароза, мальтоза, трисахариды: рафиноза

полисахариды 2 порядка – крахмал, гликогены, клетчатка, целлюлоза, слизи, левулезаны

По пищевой ценности углеводы делят на усвояемые и неусвояемые. Усвояемые углеводы перевариваются и метаболизируются в организме человека. Неусвояемые не расщепляются ферментами (т.к. нет в пищеварительных соках фермента, содержащего -гликозидную связь), секретируемыми в пищевом тракте человека (рафинозные олигосахариды, альфа-глюконовые полисахариды – целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, лигнин, слизи, камеди), однако в пищеварении выполняют моторную функцию желудка и обладают некоторой сорбционной способностью к токсическим элементам.

Наиболее знакомыми нам углеводами являются сахара: небольшие молекулы, производимые растениями при комбинировании двуокиси углерода (углекислого газа) и воды во время фотосинтеза. Самым важным из сахаров является глюкоза. Животные растения получают энергию за счет сжигания углеводов, вновь превращая их в двуокись углерода и воду. Наши клетки сжигают только глюкозу и, хотя мы потребляем наравне с другими углеводами и другие сахара (фруктозу, мальтозу и сахарозу), организм до переработки превращает их в глюкозу.

Ткани растений формируются путем сцепления сахаров для построения больших молекул, называемых сложными углеводами, или полисахаридами. Древесина состоит из целлюлозы - нерастворимого полисахарида. Некоторые из полисахаридов, например крахмалы, приятны на вкус и используются в пищу. Другие (целлюлоза, камедь, лигнин) совершенно не перевариваются высшими животными. Грубая (волокносодержащая) пища не обеспечивает организм питательными веществами, но играет важнейшую роль в нашей диете. Люди, потребляющие мало грубой пищи, подвержены хроническим запорам. Большие объемы такой пищи формируют массы, необходимые для правильной работы кишечника, и выполняют защитные функции, о которых говорилось выше.

Мы сжигаем получаемую с пищей глюкозу так быстро, что через несколько часов после еды от нее ничего не остается. Люди и животные преобразуют некоторое количество сахаров в сложный углевод - гликоген, сохраняя его в печени и мышцах. Он нужен для того, чтобы избежать зависимости от других источников глюкозы - жира и белка. В отсутствие гликогена организм вырабатывает глюкозу и из этих субстанций. В результате наступает так называемый голодный кетоз, когда продукты распада тканей чрезмерно окисляют кровь, замедляя обычную метаболическую активность и вызывая тошноту. Обеспечив потребление минимума углеводов (по меньшей мере 15% всех дневных калорий), вы получаете возможность сжигать жир, избежав кетоза. Лучшая диета предусматривает по крайней мере 50% углеводов.

За сахаром закрепилось название «белая смерть». В литературе по диетологии (диета в переводе с греческого – здоровый образ жизни) появилось понятие «сахаролик». Дело в том, что сахар представляет собой рафинированный продукт, что приводит к недополучению человеком сотен, а возможно, и тысяч разнообразных биологически активных веществ, которые усваивали наши предки с пищей в течение миллионов лет. При попадании в кишечник сахароза быстро распадается на глюкозу и фруктозу и всасывается в кровь. В крови заметно повышается концентрация глюкозы. Это своеобразный удар по поджелудочной железе, от которой требуется поставлять организму достаточное количество гормона – инсулина, чтобы отрегулировать содержание глюкозы в крови. Подобные резкие колебания уровня глюкозы в крови требуют от организма напряженной работы и даже включения резервных регуляторных возможностей.

Наиболее частое и серьезное последствие избыточного потребления рафинированного сахара – нарушение обмена веществ, прежде всего обмена углеводов, ожирение, сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания.

В суточном рационе питания, где углеводы составляют 350-500 г, доля сахара от общего количества углеводов должна составлять 15-20%. От такого количества сахара организм не будет испытывать излишних нагрузок.

Среди полисахаридов растительных продуктов наибольшее значение в питании человека имеет крахмал. Для усвоения крахмала требуется значительно больше времени, чем для усвоения сахара. Конечный продукт расщепления крахмала – глюкоза – поступает в кровь медленно, концентрация ее поддерживается на одном уровне.

При недостатке углеводов в организме появляются слабость, головокружение, головная боль, чувство голода, сонливость, потливость, дрожь в руках.

Функции углеводов:

1. энергетическая

2. защитная (слизистые выделения животных организмов содержат вещества углеводной природы, предохраняющие органы от воздействия внешней среды, а также от проникновения патогенных микроорганизмов

3. регуляторная (в пище необходимо присутствие определнного количества углеводов, например, клетчатки, грубая структура которой вызывает механическое раздражение желудка и кишечника и тем самым вызывает мускульные сокращения желудочно-кишечного тракта).

4. Пластическая (участвуют в построении сложных белков, ферментов и др. жизненно важных веществ).

5. Структурная (клетчатка)

6. Запасных питательных веществ (у растений углеводы откладываются в виде крахмала, а у животных – в виде гликогена).

Моносахариды. Главные представители – гексозы (С₆Н₁₂О₆) и пентозы (С₅Н₁₀О₅).

Все моносахариды (монозы) – кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и оптически активные (вращают плоскость поляризации).

В пищевом отношении монозы наиболее легкоусвояемые углеводы: без участия ферментов они в неизменном состоянии всасываются через стенки кишечника в кровь.

Глюкоза С₆Н₁₂О₆ – виноградный сахар, менее сладок, чем сахароза (74%). Находится в семенах, плодах, листьях и корнях растений в свободном состоянии или в составе полисахаридов. Особенно много глюкозы находится в растениях в виде крахмала и клетчатки. Много в пчелином меде – около половины содержания сухих веществ. Исключительно важна для питания сердечной мышцы. Иногда в научно-технической литературе ее называют – декстроза. Глюкоза входит в состав сахарозы, крахмала и лактозы.

В промышленности глюкозу получают путем кислотного и ферментативного гидролиза крахмала.

Глюкоза сбраживается дрожжами, негигроскопична.

Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) в природе распространена как в свободном, так и в связанном состоянии. Вместе с глюкозой находится во многих плодах, овощах, ягодах. В равном с глюкозой количестве находится в виноградном соке и пчелином меде. В связанном состоянии находится в сахарозе. Нормальное содержание глюкозы в крови около 0,1%. Это количество регулируется печенью: если сахара поступает много – его избыток накапливается в печени в виде животного крахмала - гликогена, если мало, то гликоген превращается в глюкозу и поступает в кровь.

На воздухе фруктоза гигроскопична, что затрудняет ее использование в чистом виде в кондитерском производстве. При кипячении водного раствора быстро разлагается. По сладости в 1,5 раза превосходит сахарозу. Как и глюкоза сбраживается дрожжами.

Фруктоза усваивается в человеческом организме по-другому, нежели глюкоза и не вызывает быстрого нарастания сахара в крови, не требует значительных количеств инсулина для регулирования уровня сахара.

Наибольшее пищевое значение из полисахаридов 1 порядка имеют три дисахарида: сахароза, мальтоза и лактоза.

Все они являются кристаллическими веществами, хорошо растворимыми в воде, сладкие. Наибольшую сладость имеет сахароза, затем мальтоза и лактоза.

Все три сахара оптически активны и обладают общим для полисахаридов свойством подвергаться гидролитическому распаду (кислотному или ферментативному) с образованием двух моноз.

Сахароза (С₁₂Н₂₂О₁₁)– наиболее распространенный в растительном мире сахар. Ее много в сахарной свекле, сахарном тростнике, плодах дыни, арбуза.

В промышленности сахарозу получают из свеклы и сахарного тростника. Хорошо сбраживается дрожжами. Подвергается гидролизу, распадаясь на составные компоненты – глюкозу и фруктозу. Смесь этих сахаров называется инвертным сахаром, который обладает антикристаллизационными свойствами (он не засахаривается). Это свойство как положительное широко используется в кондитерской промышленности. В сахарной же промышленности от инертного сахара (который там относят к вредным несахарам) необходимо избавляться, так как он мешает процессу кристаллизации сахарозы.

Мальтоза при гидролизе распадается на две молекулы глюкозы. В свободном состоянии мальтоза в природе встречается главным образом в семенах злаковых, особенно при их прорастании. В основном мальтоза получается в результате ферментативного гидролиза крахмала при участии амилазы солода. Сбраживается дрожжами в присутствии глюкозы. Используется в промышленности как составная часть зернового солода при производстве пива и крахмальной патоки. Некоторые виды микроорганизмов способны из мальтозы синтезировать декстрины. Мальтоза играет важную роль в тестоведении, т.к. расщепляясь имеющимися в дрожжах глюкоамилазой образует глюкозу, которая в дальнейшем принимает участие в брожении теста.

При гидролизе лактоза распадается на галактозу и глюкозу. Она содержится в молоке всех млекопитающих, в коровьем молоке, например, ее 4-5%. Сбраживается лактоза лишь теми видами дрожжей, где присутствует фермент лактаза.

Сахара как пищевые продукты ценятся в основном за сладость. Однако степень сладости у них различная. Если сладость сахарозы условно принять за 100 единиц, то относительная сладость фруктозы 173 единицы, инвертного сахара – 130, глюкозы – 74, ксилозы – 40, мальтозы – 32,5, галактозы – 32,1, раффинозы – 23, лактозы – 16 единиц.

Лактит – сахарозаменитель, позволяющий заменять сахарозу в мороженом, хлебобулочных изделиях, шоколаде, карамели, жвачке. Получают лактит из лактозы путем каталитической гидрогенизации. Энергетическая ценность лактита 2,4 ккал/грамм, что почти в 2 раза меньше, чем сахарозы. Лактит является безопасным для эмали зубов, т.к. он трансформируется микроорганизмами ротовой полости в кислоту. Имеет невысокий уровень сладости 0,4 по отношению к сахарозе. Лактит представлен в кристаллической форме и не гигроскопичен. Высоко стоек при высоких температурах и низком значении рН.

Необходимая суточная доза (грамм)

фруктоолигосахариды	5
лактит	10
трансгалактоолигосахариды	10
инулин	15

Значение моносахаридов

1. обусловливают сладость фруктов, ягод, меда и др.

2. моносахариды при восстановлении образуют многоатомные спирты

г люкоза [H] сорбит

к силоза [H] ксилит - подслащивающие вещества

3. при окислении глюкозы образуется витамин С

4. моносахариды – питательная среда для выращивания кормовых дрожжей.

Восстанавливающие дисахариды – мальтоза, лактоза, целлобиоза

Невосстанавливающие дисахариды – сахароза, трегалоза

Восстанавливающие дисахариды образуются в том случае, если химическая связь между молекулами моносахарида образуется с участием гликозидного гидроксила одной молекулы (у атома углерода в положении (1) и спиртового гидроксила или карбонильнойгруппой другой молекулы.

Т акой дисахарид содержит гликозидный гидроксил, поэтому он способен образовывать таутомерную форму, содержащую альдегидную группу. Поэтому как все альдегиды он обладает восстанавливающими свойствами (восстанавливает Аg₂O Аg

С и²⁺ Си¹⁺).

Невосстанавливающие дисахариды образуются в том случае, если химическая связь между молекулами моносахаридов образуется с участием гликозидного гидроксила одной молекулы и гликозидного гидроксила другой молекулы. Такой дисахарид не имеет гликозидного гидроксила, поэтому он не может образовывать таутомерную форму, имеющую альдегидную группу и поэтому не обладает восстанавливающими свойствами.

Полисахариды 2 порядка - это полимеры, построенные из большого числа остатков моносахаридов.

Полисахариды делят на гомополисахариды (построены из большого числа остатков одного моносахарида) и гетерополисахариды (построены из большого числа остатков разных моносахаридов).

В растительном мире они играют роль запасных питательных веществ или же являются основой опорных тканей организма.

Полисахариды под действием кислот или соответствующих ферментов расщепляются на свои первичные строительные структуры.

Крахмал – наиболее важный по пищевой ценности полисахарид, построенный из остатков -Д-глюкозы. Он содержится во всех растениях, выполняя роль запасного питательного вещества. Например, в зернах различных злаков крахмала содержится от 55 до 80%, в картофеле – 75%.

Зерно крахмала состоит из двух компонентов – амилозы (20%) и амилопектина (80%), одинаковых по химическому составу, но разных по структуре. Молекулы амилозы состоят из моносахара – глюкопиранозы, остатки которой соединены между собой в неразветвленные цепи -глюкозидными связями. Молекулы амилопектина, состоящие также из остатков глюкопиранозы, насчитывают около 50 ветвей и более 1000 молекул моносахара.Формула и того и другого (С₆Н₁₀О₅)_n, но у амилозы n = 200…1000, а у амилопектина доходит до 200000.

В холодной воде зерна крахмала не растворяются. Но при нагревании воды начинается процесс клейстеризации крахмала, причем для разных крахмалов температура клейстеризации различная (для пшеничного, например, она 55-60⁰С).

Существует два основных типа гидролиза крахмала: разжижение, т.е. образование сравнительно крупных высокомолекулярных осколков – декстринов, и сахарификация, т.е. образование преимущественно низкомолекулярных углеводов, обычно дисахарида мальтозы, состоящего из двух частиц глюкозы.

При кипячении с разбавленными кислотами крахмал превращается в глюкозу, при ферментативном же гидролизе (солодовой амилазой) – в основном в мальтозу и частично в глюкозу.

Гидролиз крахмала протекает ступенчато, через декстрины, представляющие собой обрывки цепей крахмальных молекул. Образование декстринов (декстринизация) имеет место при термообработке зерна, муки. Например, на поверхности хлеба образуется блестящая корочка – это декстрины; при гранулировании и брикетировании кормов также идет декстринизация. Декстрины склеивают частички комбикорма и образуются прочные гранулы.

В результате полного направленного гидролиза можно получить глюкозу или фруктозу, а также глюкозно-фруктозные сиропы. Сладкий вкус, быстрая усвояемость и высокая энергетическая ценность обеспечивают им важную роль в пищевом рационе.

Если в качестве исходного сырья используют крахмал и осуществляют управляемый неполный гидролиз, результатом является многокомпонентная смесь, включающая моносахарид D-глюкозу, дисахарид мальтозу, олигосахариды (три-, тетра- и т.д., вплоть до декасахаридов), а также полисахариды (молекулы, содержащие свыше 10 остатков D-глюкозы). На ход гидролиза влияют многие факторы: рН среды, температура, тип гидролизующего агента, длительность процесса.

Целевой продукт, очищенный и сконцентрированный до содержания сухих веществ 80% - это вязкий, некристаллизующийся сироп (крахмальная патока); высушенный гидролизат – мальтодекстрины и сухой глюкозный сироп (в зависимости от глубины расщепления).

Сушка некоторым образом меняет свойства продуктов гидролиза, и каждая из форм имеет свою сферу применения. Например, сухие продукты функционально не работают в системах с низкой влажностью, в сахаристых массах, так как им нужна свободная влага для набухания и набора вязкости. Для использования в качестве ингибиторов кристаллизации их необходимо вводить на первых стадиях процесса в воду, желательно до внесения сахара или совместно с ним.

Для классификации продуктов неполного гидролиза крахмала используют такой показатель, как декстрозный эквивалент (DE – Dextrose Equivalent). Он характеризует глубину расщепления крахмала косвенно, через восстанавливающую способность входящих в гидролизат сахаров. Восстанавливающая способность D-глюкозы (декстрозы) – принята за 100. Восстанавливающая способность мальтозы – вдвое меньше.

Таким образом, применительно к сахаристым крахмалопродуктам декстрозный эквивалент – это количество восстанавливающих сахаров в 100 г продукта в пересчете на D-глюкозу и выраженное в процентах.

Близкие по показателю DE продукты могут отличаться по составу. Поэтому декстрозный эквивалент не может служить единственным критерием идентификации. Объективным показателем является состав смеси. В некоторых случаях целесообразно руководствоваться дополнительными показателями, например, средней молекулярной массой. И обязательной характеристикой целевого продукта является используемое сырье.

Свойства	Увеличение степени гидролиза /DE Крахмал(min DE) – Декстроза (max DE)
В язкость
С вязывающая способность порошка (когезия)
С ладкий вкус
Г игроскопичность
М олекулярная масса
А нтикристаллизация порошка
П отеменение при нагревании
Т емпература замораживания
О тдача аромата
С пособность к брожению
П ищевая ценность

Согласно мировой торговой практике, к мальтодекстринам причисляют продукты гидролиза крахмала с содержанием редуцирующих сахаров в пересчете на сухую декстрозу 10-20%. Сахаристые крахмалопродукты с содержанием редуцирующих сахаров, не превышающим 10%, относят к декстринам (расщепленным, гидролизованным крахмалам).

В этом случае к сухим сахаристым крахмалопродуктам применима следующая градация:

1. DE 2-10 – декстрины;

2. DE 10-20 – мальтодекстрины;

3. DE 21 и выше – сухие глюкозные сиропы.

В соответствии с современным законодательством продукты первой группы – декстрины (расщепленные крахмалы, гидролизованные с помощью кислот, ферментов крахмалы) относятся к пищевым добавкам – модифицированным крахмалам Е1400, Е1401, Е1405.

Продукты второй и третьей групп, которые производят практически тем же способом, к пищевым добавкам не относятся. Вернее им не присвоен код ЕС.

Загустители. Мальтодекстрины, сообщая системе значительную вязкость, обеспечивают хорошую отдачу аромата. В продуктах, приготовленных с использованием крахмала, аромат раскрывается плохо. Способность повышать вязкость снижается с увеличением декстрозного эквивалента. Сухие глюкозные сиропы с DE более 35 незначительно влияют на вязкость, однако уплотняют консистенцию, придавая продукту «тело». С учетом того, что сухие сиропы глюкозы – одни из немногих загустителей, совместимых с алкоголем, - они незаменимы как текстураторы слабоалкогольных и алкогольных напитков, включая водку. Дополнительным преимуществом сахаристых крахмалопродуктов как загустителей является их сладкий вкус. Например, коэффициент сладости добавки с DE 40 близок к 0,4. Поэтому сухие сиропы глюкозы эффективны в напитках с пониженным содержанием сахара. Они как бы уравновешивают сладость напитков и их консистенцию.

Носители и наполнители. Нейтральный запах и быстрая растворимость позволяют использовать мальтодекстрины взамен крахмала при производстве большинства сухих комплексных пищевых добавок: пряностей, приправ, подсластителей. Они являются идеальным носителем для продуктов, получаемых распылительной и вальцовой сушкой: вкусоароматических добавок, сухих концентратов овощных и фруктовых соков, порошкообразных сыров и жиров, забеливателей для кофе. В полуфабрикаты соусов, напитков какао и кофе, супов и других продуктов удобного и быстрого потребления они привносят густоту, эффект моментального растворения, сбалансированность сладкого и сливочного вкуса.

Связующие. В фармацевтике и пищевых технологиях, где формование проводится осевым сжатием (например, прессование таблеток), а также в процессах сухого и влажного гранулирования мальтодекстрины проявляют себя как эффективное связывающее.

Стабилизаторы. В сахаристых кондитерских изделиях, зерновых плитках типа «Гранола» мальтодекстрины используют для замедления кристаллизации сахара, улучшения жевательной текстуры, в мороженом – для предотвращения роста кристаллов лактозы и льда. Срок хранения изделий при этом увеличивается.

Особое свойство сахаристых крахмалопродуктов – способность влиять на замораживание. При добавлении сахара в какую-либо систему температура ее замораживания существенно понижается. Путем замены сахара на мальтодекстрин можно повысить точку замораживания.

Декстрозный эквивалент (DE)	Назначение	Состав, %
		глюкоза	мальто-за	олиго- и полисахариды
до 3	Жевательные конфеты, жевательная резинка, желе, ирис	0,5	0,5	99
5-8	Детское питание, покрытия, носитель для добавок, получаемых распылительной сушкой, средство для капсулирования	0,5	1,0	98,5
8-10		0,5	1,5	98
11-14	Детское питание, сухое молоко, полуфабрикаты супов и соусов	1	2	97
18-20	Безалкогольное пиво, сухие сливки для кофе, кетчупы и соусы, напитки на базе кофе и какао	2	7	91
20-23		3	7	90
28-31		10	9	81
31-24	Мороженое, фруктовые сиропы, хлебопекарные улучшители, соусы, выпечка, мармелад, алкогольные и безалкогольные напитки	3 12	17 11	80 77
36-40		15	13	72
38-41		3	37	60
45-48		5	50	45

Крахмал очень гигроскопичен: в обычных условиях, несмотря на то, что он сухой на ощупь, он удерживает около 20% влаги.

В пищевой промышленности крахмал – это основное сырье для производства глюкозы и патоки (смесь глюкозы, мальтозы и олигосахаридов), применяемой в кондитерской промышленности в качестве антикристаллизатора.

Крахмал используют в пищевой промышленности также в качестве загустителя (кисель).

Технология картофельного крахмала

1. отмывание поверхности картофеля от грязи и отделение тяжелый (камни, песок и пр.) и легких (солома, щепки и до.) примесей

2. тонкое измельчение картофеля на картофелетерках для разрыва максимального количества клеток (это важнейшая операция)

3. выделение основной массы клеточного сока обработкой кашки на центрифугах (такая операция проводится не на всех заводах, так как очень дорогая)

4. отделение крупной мезги (частиц клетчатки) и отмывание ее от крахмальных зерен (эту операцию производят на ситах)

5. выделение крахмала из полученной крахмальной суспензии на шнековых (осадительных) центрифугах (отделение соковой воды)

6. рафинирование крахмальной суспензии, т.е. отделения на ситах мелкой мезги (измельченной клетчатки)

7. размывка (промывание) крахмала, т.е. окончательная очистка его в основном от всех нерастворимых и растворимых примесей (в гидроциклонах).

Гликоген (животный крахмал) – присутствует в печени, мышцах, в дрожжах некоторых грибов. По своему строению подобен амилопектину, но является еще более разветвленным. С йодом дает красно-бурое окрашивание.

В растительных продуктах наряду с углеводами, обеспечивающими организм энергией, содержатся так называемые непищевые углеводы, представителем которых является целлюлоза (клетчатка). Практического значения как источник энергии в пищевом рационе она не имеет, усваиваясь примерно на 25%, но способствует нормальной функции кишечника.

Пшеничный хлеб из муки второго сорта, ржаной хлеб, овощи нужно включать в меню ежедневно. Много целлюлозы содержится в сушеных овощах (2,9…14%), свежих ягодах (2..5%), свежих овощах (1…1,5%). В сутки рекомендуется употреблять 10-15 г клетчатки.

Клетчатка переваривается только жвачными животными, т.к. в их желудке имеются особые бактерии, гидролизующие клетчатку с помощью фермента – целлюлазы.

Недостаток клетчатки способствует развитию ожирения, желче-каменной болезни, рака.

Клетчатка нормализует деятельность полезной микрофлоры кишечника и способствует (особенно с пектиновыми веществами) выведению холестерина из организма.

Клетчатка не растворима в воде и большинстве других растворителей. Она растворяется в конц. растворе хлористого цинка, в конц. минеральных кислотах.

При полном кислотном гидролизе целлюлоза, как и крахмал, превращается в глюкозу. Смесь целлюлозы с белками заметно снижает их усвояемость, так как она адсорбирует аминокислоты и сокращает длительность прохождения белка по желудочно-кишечному тракту.

Целлюлоза – основной структурный компонент оболочки растительной клетки. Основное ее физиологическое действие – это способность связывать воду (до 0,4 г воды на 1 г клетчатки).

Пектиновые вещества – гликаногалактуронаны – основной компонент растений и водорослей. Общим признаком пектиновых веществ является основная цепь полигалактуроной кислоты. Часть карбоксильных групп в молекуле пектиноа этерифицирована метиловым спиртом. В состав пектиновых веществ входят также моносахариды – галактоза, арабиноза и др.

Название «пектины» произошло от греческого слова «рекtos», что означает «свернувшийся, застывший».

По внешнему виду пектины представляют собой порошки светло-серого цвета с высокой гигроскопичностью и слабокислым вкусом.

Содержание пектиновых веществ составляет от 0,2 до 2,5%.

Молекулярная масса пектинов составляет от 18 до 800 тысяч.

Больше всего пектинов в цитрусовых (лимон, апельсин, грейпфрут), корзинках подсолнечника, сахарной и кормовой свеклы, яблоках.

В растениях пектины находятся в двух формах:

• водонерастворимый (протопектин)

• водорастворимый

Нерастворимые пектиновые вещества составляют большую часть первичных клеток стенок и межклеточного вещества растений в комплексе с гемицелюллозой. Растворимый пектин содержится в клеточном соке. Пектиновые вещества способствуют удержанию тканей в состоянии тургора, повышает засухоустойчивлсть растений и устойчивость плодов и растений при хранении.

Протопектин жестко связан с клетчаткой, белками не только ковалентными связями, но и за счет ионных мостиков кальция и магния.

В зависимости от количества этерифицированных карбоксильных групп различают:

• высокометаксилированные пектины ( 50%) – яблоки и цитрусовые

• низкометаксилированные ( 50%) - сахарная свекла, корзинки подсолнечника

Размягчение растительных материалов при созревании происходит в результате перехода нерастворимого протопектина в растворимый пектин под действием пектолитических ферментов. Для перехода нерастворимого протопектина в растворимый используют также кислоты.

Желирующая способность пектина зависит от длины цепи галактуроновых кислот и метоксильных групп.

Наличие в молекуле пектина химически активных групп способствует образованию прочных нерастворимых соединений с вредными веществами (тяжелыми металлами, радионуклидами, пестицидами), а также с веществами, которые накапливаются в организме человека в результате его жизнедеятельности (холестерин, мочевина, биллерубин и т.д.). Образующиеся соединения выводятся из организма (комплексообразующая способность).

Лучшими комплексообразующими свойствами отличаются низкометаксилированные пектины (сахарная свекла, корзинки подсолнечника).

Вязкие пектиновые растворы обволакивают слизистую оболочку желудка, предохраняя ее от механических и химических воздействий, препятствуют всасыванию токсинов. Это уменьшает воспалительные процессы, способствует быстрому восстановлению организма.

Кроме того, пектины являются питательной средой для полезных микроорганизмов, которые сдвигают рН среды в более кислую сторону и способствуют гибели болезнетворных бактерий.

Часть пектиновых веществ способна всасываться в кровяное русло, связывает и удаляет вредные вещества, например, до 27% холестерина, «очищает» стенки кровеносных сосудов.

Пектиновые вещества тормозят всасывание углеводов и нормализуют уровень глюкозы в крови; снижают вредное действие лекарства на организм.

Одним из важных свойств пектина является способность его растворов образовывать прочные гели в присутствии сахара и кислот, что позволяет использовать его как естественный желирующий продукт.

Пектин широко применяется в пищевой промышленности в качестве студнеобразователя. Его используют при приготовлении кондитерских изделий – мармелада, зефира, желейных сортов конфет, фруктовых начинок и кремов для тортов, в хлебопечении. В консервной промышленности пектин служит стабилизатором соков, загустителем томата-пюре, острого томатного соуса, желирующей добавкой в повидле, джемах, конфитюрах. В молочной промышленности он находит применение как эмульгатор при производстве мороженого, фруктово-молочных напитков, сметаны, майонеза, необходим в сыроделии. В медицине этот продукт применяется как дезинтоксикатор, он способствует выводу из организма тяжелых металлов и радионуклидов.

Сырьем для промышленного производства пектина служит лимонная корка (20-40%), жом яблок (10-20%), жом сахарной свеклы.

Традиционная технология производства пектина независимо от вида используемого растительного сырья основывается на кислотном гидролизе протопектина при высоких температурах и молекулярной диффузии пектина из частиц сырья в экстракт.

В нашем государстве - единственное предприятие, которое производит пектин, находится в г. Бар (Винницкая область).

Технология производства пектина:

1. промывание сухих выжимок (промывают холодной водой для удаления сахаров, органических кислот, красящих веществ, ухудшающих студнеобразующие свойства пектина)

2. экстракция пектина (после промывания выжимки заливают горячей водой с подкислением минеральной кислотой – в основном соляной или серной. Кислота добавляется с таким расчетом, чтобы рН смеси составляла 2-2,5. Минеральная кислота выполняет роль гидролизующего агента, который разрушает связи пектина с другими веществами клетки, уменьшая его молекулярную массу, благодаря чему пектин переходит в водный раствор. Время экстракции составляет 1,5-2 ч при 85⁰С.).

3. отделение экстракта от выжимок (После этого экстракт сливают, а выжимки заливают горячей водой. Таким образом, получают пектиновый экстракт, в котором содержится 0,5% пектина)

4. фильтрование экстракта

5. концентрирование экстракта (Для увеличения концентрации пектина его уваривают под вакуумом до концентрации 4% пектина. Этот экстракт представляет собой вязкую, серообразную массу с фруктовым запахом)

6. осаждение пектина (Серообразную массу осаждают с помощью спирта. Спирт является более гидрофильным, чем пектин, поэтому при добавлении спирта в экстракт пектин выпадает в осадок в виде губкообразной массы. Осадок отфильтровывают.

7. Сушка (Отфильтрованный осадок сушат. Высушенный пектин измельчают и упаковывают в герметичную тару)

Основные производители пектина в мире: США, Франция, Англия, Дания.

ОСНОВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕВОДОВ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Углеводы в сравнении с лабильными компонентами такими как витамины, например, рассматривают как стабильные при переработке сырья в пищевые продукты. Частичные механические потери углеводов, снижающие пищевую ценность продуктов связаны с процессами мойки, очистки, измельчения и т.д.

Наибольшее значение из чисто химических превращений имеют кислотный гидролиз, карамелизация и меланоидинообразование. Ограниченное значение находит ферментативный гидролиз моно- и дисахаридов.

Гидролиз – это распад поли- и дисахаридов до моносахаров. Гидролиз может быть ферментативный и неферментативный.

Гидролиз дисахаридов применяется в пищевой промышленности при получении инвертного сахара (смесь равных количеств глюкозы и фруктозы), а сам кислотный гидролиз сахарозы называют инверсией. Инверсию используют для предупреждения засахаривания и с целью экономии сахарозы при производстве алкогольных напитков. Инвертный сахар, получаемый при кипячении сахарного сиропа с лимонной или винной кислотой обладает большей сладостью. Поэтому расход сахарозы при производстве напитков резко снижается, если использовать инверсию. Инвертный сахар лучше растворяется в воде, поэтому при хранении он не кристаллизуется.

В молочной промышленности гидролизу подвергают лактозу. Большая часть из которой используется в качестве добавки в корма, либо как наполнитель таблеток и лекарственных препаратов. В ограниченных масштабах на основе молочной сыворотки получают клюкозно-галактозные сиропы. Применение гидролиза лактозы объясняется повышением порога ее сладости. Обычная лактоза плохо растворима в воде и ее сладость составляет 16 единиц по отношению к сахарозе.

В последнее время для гидролиза лактозы вместо кислоты используют фермент лактазу.

Частичной гидролизацией клетчатки и пектинов объясняется размягчение овощей и фруктов при варке или бланшировании.

При созревании плодов и овощей происходит ферментативный гидролиз пектиновых веществ, благодаря чему пектин переходит в водорастворимую форму.

Карамелизация

Нагревание моно и дисахаридов при температурах 100⁰С и выше приводит к изменению их химического состава, повышению цветности и увеличению количества редуцирующих веществ. Глубина этих процессов зависит как от состава сахаров и их концентрации, так и от степени, продолжительности теплового воздействия, рН, наличия примесей.

В пищевой промышленности наибольшее значение имеет карамелизация сахарозы, глюкозы и фруктозы. Особенно чувствительна к нагреванию фруктоза, поэтому она карамелизуется в 6-7 раз быстрее, чем глюкоза.

Процесс карамелизации характеризуется накоплением в продуктах веществ с высокой молекулярной массой, которые значительно изменяют физико-химические свойства продукта и их органолептики.

Карамелизация – достаточно сложный неферментативный процесс, при котором в продукте накапливаются карамели, образующиеся при конденсации, поликонденсации, гидролизе различных сахаров и продукты их взаимодействия.

Конденсация – замещение с отщеплением простых молекул.

Поликонденсация – взаимодействие мономеров – относительно низкомолекулярных соединений, содержащих две или более функциональные группы, с образованием высокомолекулярного соединения (полимера), сопровождающееся выделением низкомолекулярных веществ, чаще всего воды.

Основной углевод кондитерских изделий – сахароза при нагревании в слабокислой или нейтральной среде подвергается частичной инверсии с образованием глюкозы и фруктозы, которые претерпевают дальнейшие изменения. Например, от молекулы глюкозы отщепляется 1 или 2 молекулы воды, а образовавшиеся продукты соединяются друг с другом или с сахарозой, или же отщепление 3 молекул воды приводит к образованию оксиметилфурфурола (легко летуч и очень нестоек, он имеет аромат свежевыпеченного хлеба), у которого в дальнейшем разрушается углеродный скелет с образованием муравьиной, левулиновой кислоты. Сахароза также образует ангидриды, отличающиеся большой молекулярной массой. Так, при отщеплении 2 молекул воды от сахарозы образуется карамелан С₁₂Н₁₈О₉ – растворимое в воде соединение, желтого цвета, если отщепляется 3 молекулы воды, то образуется карамелен С₃₅Н₅₀О₂₅ – с ярко-коричневым цветом, а затем карамелин – труднорастворимое в воде соединение с темно-коричневой окраской.

Характер продуктов карамелизации зависит от концентрации сахарозы. Например, при карамелизации накапливаются ангидриды при значительных концентрациях сахара ( 60%), преимущественно накапливаются карамелины.

Таким образом, изменение свойств сахаров при карамелизации снижает пищевую ценность, особенно при накоплении карамелинов. Между тем, карамелизация кроме отрицательной стороны имеет и положительную сторону. В ограниченных масштабах карамелизацию применяют в тех продуктах, которым требуется придать красивый кремовый оттенок. Эти реакции используют в молочной промышленности при производстве топленого молока и ряженки.

Как правило, карамелизацию сопровождает меланоидинообразование.

Карамелизацию используют при производстве некоторых мучных изделий (концентраты с манной крупой). В этом случае крупу и пшеничную муку подвергают высокотемпературной обработке в шнековых сушилках.

Меланоидинообразование см. выше (белки).