Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современное состояние производства пищевых порошков из растительного сырья. Монография
.pdf
Все внутриклеточные жидкости содержат калий. Этот макро-
Показатели
Карто-
фель
Лук реп-
чатый
Морковь
Свекла
Смородина
черная
Зола, %
Макроэлементы,
мг:
Калий
Кальций
Кремний
Магний
Натрий
Сера
Фосфор
Хлор
Микроэлементы,
мкг:
Алюминий
Бор
Ванадий
Железо
Иод
Кобальт
Литий
Марганец
Медь
Молибден
Никель
Рубидий
Фтор
Хром
Цинк
1,1
568
10
–
23
28
32
58
58
860
115
149
900
5
5
77
170
140
8
5
500
30
10
360
1,0
175
31
–
14
18
65
58
25
400
200
–
800
3
5
–
230
85
–
3
476
31
2
850
1,0
200
51
–
38
21
6
55
63
323
200
99
700
5
2
6
200
80
20
6
–
55
3
400
1,0
288
37
–
22
86
7
43
43
–
280
70
1400
7
2
–
660
140
10
14
453
20
20
425
0,9
350
36
–
15
6
47
89
22
–
55
–
1300
1
4
–
180
130
24
–
–
17
–
130
элемент предупреждает возникновение атеросклероза, нормализует
артериальное давление, препятствует спазмам. При достаточном количестве калия в организме мозг лучше снабжается кислородом, благодаря чему снижается утомляемость и падает риск возникновения синдрома хронической усталости.
Таблица 5
Минеральные вещества, в 100 г продукта
11
Кальций принимает участие в координации проницаемости клеточных мембран, внутриклеточных процессов, сокращении мышц, необходим для формирования структуры костной ткани, поддерживает
нормальный сердечный ритм. Также кальций необходим для передачи
нервных импульсов и контроля возбудимости нервной системы, нормализует работу эндокринных желез (особенно околощитовидных),
оказывает противовоспалительное и десенсибилизирующее действие.
Он является активатором многих ферментов и гормонов, участвует в
обмене железа в организме и в важнейшем этапе работы системы гемостаза – свертывании крови. Совместно с фосфором кальций способствует укреплению костей и минерализации зубов.
Сера входит в состав всех без исключения белков, а в таких
аминокислотах, как цистеин, цистин и метионин – в наибольшем количестве. Меньшая часть в форме сульфатов связана с другими клеточными веществами. Сера в составе белка-коллагена (содержится в
соединительных тканях, костях и зубах) и белка-кератина (присутствует в волосах, ногтях и коже) придает тканям прочность, форму и упругость.
Фосфор играет важную роль в энергетическом обмене клетки
(выступает в качестве энергоносителя), он входит в состав костной
ткани и зубов. Соединения фосфора способствуют всасыванию питательных веществ из кишечника. В паре с кальцием они формируют
минеральную структуру кости, которая и обеспечивает её механическую
прочность. Также фосфор входит в состав многих аминокислот и ДНК.
Магний участвует в большинстве метаболических реакций и является одной из важнейших составляющих регуляции физиологических процессов. Магний способствует активации не менее трехсот
ферментов, а также витаминов группы В. Он участвует в термической
регуляции организма, обмене натрия, кальция, витамина С, фосфора, в
синтезе фосфолипидов, препятствует агрегации эритроцитов и оказывает сосудорасширяющее действие. Важная роль принадлежит магнию
в функционировании нервной и мышечной тканей, которые обладают
самопроизвольной электрической активностью и проводимостью.
Макроэлемент регулирует проницаемость клеточных мембран для
других ионов.
Железо входит в состав дыхательного пигмента крови (гемоглобина) и в состав ряда ферментов, которые так или иначе участвуют в
процессах утилизации кислорода и обеспечивают выработку энергии.
Медь входит в состав крови и необходима для нормального кровооб-
12
разования. При недостатке меди в организме может развиться малокровие.
Известно, что в растительном сырье находятся самые разнообразные биологические катализаторы всех жизненных процессов живых организмов (животных и растений) – ферменты, ускоряющие биохимические процессы синтеза и распада веществ. Ферменты изменяют
скорость только таких химических реакций, самопроизвольное протекание которых термодинамически осуществимо, т. е. реакций с понижением свободной энергии. Притом сами катализаторы не расходуются (не входят в состав конечных продуктов реакции). Ферменты имеют
белковую природу. Характерными особенностями ферментов являются высокая специфичность действия, большая лабильность, обратимость действия. Вещества, участвующие в ферментативных реакциях,
названы субстратами. Классификация ферментов ведется по названию
субстратов путем добавления окончания «-аза». Для производства порошков особое значение имеют гидролазы (липазы, фосфатазы, пептидазы, протеиназы, гликозидазы), сахаразы, пектин (метил)эстеразы
(пектазы), пектинлиазы, полигалактуроназы, осксидоредуктазы, пероксидазы, аскорбатоксидазы, трансферазы, лиазы, изомеразы. Полифенольные вещества (таинины, дубильные вещества) характеризуются
горьким вяжущим вкусом, а в составе соков в различных количествах
и сочетаниях совместно с кислотами и сахарами формируют вкус готового продукта.
Полифенолы являются активными участниками биохимических
процессов, связанных с дыханием и развитием живого организма. Некоторые полифенольные вещества – бифлавоноиды (C6-C3-C6) обладают P-витаминной активностью, оказывающей характерное физиологическое воздействие на организм. Известно более 150 различных
флавоноидов: флаваноны (гесперидин, эридиктин), халконы, флавонолы (рутин, кверцетини и др.), катехины, лейкоантоцианы и др. Последние способны уменьшать или предотвращать поражения ткани,
вызванные воздействием радиации.
Витамины, входящие в состав растительного сырья, имеют важное значение в физиологии питания и восстановлении организма (табл. 6). Поэтому при производстве и хранении продуктов первостепенной задачей является предотвращение потери витаминов. Согласно [6] витамины – это незаменимые для жизни органические вещества разнообразной структуры, являющиеся биологическими катализаторами химических реакций или реагентами фотохимических
13
процессов, протекающих в живой клетке, и участвующие в обмене
Показатели
Картофель
Лук
репчатый
Морковь
Свекла
Рябина чер-
ноплодная
Смородина
черная
-каротин
Витамин Е
Витамин С
Витамин В6
Биотин, мкг
Ниацин
Пантотеновая
кислота
Рибофлавин
Тиамин
Фолацин, мкг
0,02
0,10
20
0,30
0,10
1,30
0,30
0,07
0,12
8
сл,
0,20
10
0,12
0,90
0,20
0,10
0,02
0,05
9
9,00
0,63
5
0,13
0,60
1,00
0,26
0,07
0,06
9
0,01
0,14
10
0,07
сл.
0,20
0,12
0,04
0,02
13
1,20
1,50
15
0,06
–
0,30
–
0,02
0,01
1,70
0,10
0,72
200
0,13
2,40
0,30
0,40
0,04
0,03
5
веществ преимущественно в соединении со специфическими белками
в составе ферментных систем, причем в организме человека и животных не синтезирующиеся и поступающие в него только из внешней
среды (непосредственно в составе ферментов и коферментов).
Таблица 6
Витамины, мг в 100 граммах продукта
ские реакции превращения аминокислот, липидов, углеводов, стероидов, нуклеиновых кислот в животном организме: окислительновосстановительные реакции, реакции переаминирования, трансметилирования, переноса электрона, изомеризации, карбоксилирования,
декарбоксилирования, переноса ацильных и одноуглеродных групп,
реакции, в частности, связанные с кальцификацией костей, кроветворениеми и т. д. При непосредственном участии витаминов обеспечивается нормальное функционирование всех животных клеток, тканей,
мышц, органов и желез внутренней секреции, нормальные процессы
обмена веществ в организме. В табл. 7 приводится рекомендуемая
ежедневная норма необходимых витаминов и минеральных веществ
для взрослого человека.
Витамины в составе ферментных систем катализируют химиче-
14
Ценность пищевых продуктов значительно возрастает благодаря
Наименование
Мужчины
Женщины
Витамин А
1,0
0,8
Витамин B1 (тиамин)
1,3
1,1
Витамин B2 (рибофлавин)
1,7
1,5
Витамин B3 (ниацин, витамин PP)
18,0
15,0
Витамин B6 (пиридоксин)
1,8
1,6
Витамин B9 (фолиевая кислота, свободная)
0,1–0,2
Витамин B5 (пантотеновая кислота)
6,0
Витамин С (аскорбиновая кислота)
75,0
Калий
2000,0
Кальций
800,0–1000,0
Магний
350,0
300,0
Фосфор
1200,0–1500,0
Железо
10,0
15,0
Цинк
15,0
12,0
Марганец
2,0–5,0
Медь
1,5–3,0
тому, что сохраненные витамины совместно с минеральными и полифенольными веществами образуют биологические комплексы, проявляющие антиокислительные свойства. Установлено, что аскорбиновая
кислота с флавоноидами (галловой кислотой и таннином) образует
соединения более стабильные, чем сама кислота, т. е. витамин P является естественным стабилизатором аскорбиновой кислоты. С другой
стороны, биологические свойства бифлавоноидов, обладающих Р-витаминной активностью, более отчетливо проявляются в присутствии
витамина С.
Таблица 7
Рекомендуемая суточная норма взрослого человека в витаминах и
минеральных веществах, мг
В растительном сырье по содержанию самое большое место занимает витамин С (аскорбиновая кислота). В организме человека витамин не синтезируется и не накапливается (излишек полностью выводится через 4 ч), поэтому обязательно должен регулярно поступать
вместе с пищей. Основное физиологическое значение аскорбиновой
кислоты заключается в регуляции окислительно-восстановительных
15
процессов, где она выполняет роль промежуточного катализатора. Витамин С участвует в синтезе коллагена и проколлагена, стероидных
гормонов и катехоламинов, обмене железа и фолиевой кислоты. Аскорбиновая кислота нормализует проницаемость капилляров, регулирует свертываемость крови, необходима для кроветворения. Она влияет на углеводный и азотистый обмен в организме, увеличивает устойчивость к инфекциям, оказывает противоаллергическое, противовоспалительное действие. Доказана профилактическая роль витамина С в
отношении рака толстой кишки, пищевода, мочевого пузыря и эндометрия. Аскорбиновая кислота улучшает способность организма усваивать кальций и железо, выводить токсичные медь, свинец и ртуть.
Другой важный витамин – жирорастворимый витамин А, который встречается фруктах в виде провитамина А (каротина). Витамин А
активно участвует в окислительно-восстановительных реакциях, способствует синтезу белков, благоприятствует нормальному обмену веществ и функциям клеточных и субклеточных мембран. Витамин необходим для роста новообразованных клеток, замедляет процесс старения. Дефицит витамина А вызывает ослабление зрения, задержку
роста, поражение дыхательных и мочеполовых путей.
Витамин B1 (тиамин) требуется для окисления пировиноградной
и молочной кислот во избежание их накопления в живых тканях, для
синтеза ацетилхолина. Тиамин активно участвует в углеводном обмене и связанных с ним энергетическом, белковом, липидном, водносолевом обмене. Витамин регулирует совокупность процессов клеточного питания и деятельности нервной системы, участвует в кроветворении, улучшает циркуляцию крови и влияет на эластичность мышц
сердца. Также он оптимизирует познавательную активность мозга,
способствует нормальному аппетиту и выступает как антиоксидант от
негативного воздействия старения, алкоголя и табака.
Витамин B2 (рибофлавин) является важнейшим компонентом
при метаболизме белков, жиров и углеводов в организме, где он
встречается в составе коферментов (коэнзимов), флавинадениндинуклеотида (ФАД) и флавинмононуклеотида (ФМН). Образованные из
рибофлавина коферменты называются флавинами. Ферменты, включающие флавиновый кофермент, называются флавопротеинами. Витамин B2 необходим для образования красных кровяных телец и антител. Другое важнейшее свойство – это его способность ускорять в организме превращение пиридоксина (витамина B2) в его активную форму. Облегчая процесс поглощения кислорода клетками, рибофлавин
16
способствует поддержанию в здоровом состоянии кожи, ногтей и волос. Также оказывает положительное воздействие на слизистые оболочки пищеварительного тракта, принимает участие в процессах адаптации глаз в темноте, препятствует развитию катаракты. Рибофлавин
максимально снижает негативное воздействие различных токсинов на
органы дыхания. Отсутствие или дефицит его в пище вызывает дисбаланс минерального и азотистого обменов, общую слабость и резкое
падение веса.
Ниацин (витамин B3, PP) – единственный витамин, который традиционная медицина считает лекарством, во многом благодаря тому,
что он эффективно снижает уровень холестерина в крови и нормализует концентрацию липопротеинов, обладающих антиатерогенными
свойствами. Под его действием улучшается микроциркуляция крови,
происходит расширение мелких сосудов (в том числе и головного мозга). Также ниацин регулирует окислительно-восстановительные
реакции в организме, участвует в метаболизме жиров, белков, аминокислот, азотистых веществ (пуринов), гликогенолизе, тканевом дыхании. Витамин B3 оказывает мягкое седативное действие, применим
при лечении эмоциональных расстройств (тревога, мигрень и т. д.) и
психических заболеваний (депрессия, шизофрения и т. д.)
Витамин B6 (пиридоксин) является коферментом белков, которые участвуют в переработке аминокислот и регулируют усвоение
белка. Пиридоксин участвует в образовании кровяных телец и их красящего пигмента – гемоглобина – и способствует равномерному снабжению клеток глюкозой, понижает уровень холестерина и липидов в
крови, улучшает сократимость миокарда. Также витамин необходим
для нормального функционирования центральной и периферической
нервной системы, участвует в синтезе нейромедиаторов. В ряде исследований показано, что витамин B6 положительно влияет на выработку
норэпинефрина и серотонина, т. е. является эффективным средством
при депрессии. Способствует превращению фолиевой кислоты (витамина B9) в ее активную форму.
Витамин В9 (фолиевая кислота) обеспечивает нормальное протекание важнейшего биохимического процесса – синтеза нуклеиновых
кислот, отвечающих за деление и рост клеток. Фолатные коферменты
участвуют в биосинтезе пуриновых и пиримидиновых оснований,
аминокислот, увеличивают использование организмом глютаминовой
кислоты и тирозина. Фолиевая кислота также стимулирует процессы
кроветворения, оказывает антианемическое воздействие при макроци-
17
тарной анемии, положительно влияет на функции кишечника и печени, увеличивает содержание холина в печени и препятствует ее жировой инфильтрации. Витамин В9 поддерживает иммунную систему,
способствует нормальному образованию и деятельности белых кровяных телец. Фолиевая кислота контролирует формирование нервных
клеток эмбриона, что крайне важно при беременности для нормального развития.
Растворимые сухие вещества находятся в клеточном соке.
В группу растворимых сухих веществ входят углеводы, азотистые вещества, кислоты, растворимые формы пектинов и витаминов, ферменты, минеральные соли и др. Основная часть их представлена углеводами, главным образом сахарами [6].
Как видно из приведенных в табл. 1–7 данных, овощи и фрукты
являются главными поставщиками углеводов, аминокислот, витаминов, минеральных веществ и клетчатки. Они играют важную роль в
питании человека, и высушить их нужно так, чтобы не разрушить ценные составляющие. Высокой сохранностью при сушке овощей и фруктов характеризуются минеральные элементы.
Высокое содержание сахаров и наличие аминокислот в фруктах
и ягодах ограничивают их нагревание при сушке, так как при росте
температуры происходят сахароаминные реакции и карамелизация
сахаров. Следует также учитывать наличие во многих видах пектинового сырья пектиновых веществ, обладающих способностью связывать
и удерживать влагу, а также их и белков биохимические и коллоиднохимические изменения.
Для основных видов растительного сырья, перерабатываемого
для консервирования, теплофизические и массообменные характеристики приведены в [5, 7].
Пищевые продукты содержат определенное количество
гидрофильных соединений, т. е. прочно связывающих воду высокомолекулярных соединений (полимеров), к которым относятся крахмал
и другие углеводы, а также белковые вещества. Многие пищевые
продукты в процессе сушки теряют до 75–90 % всей содержащейся
влаги. Энергия связи влаги с твердым скелетом растительного сырья
позволяет классифицировать их как объекты сушки. Удаление влаги
из плодоовощного сырья во время сушки затрудняется из-за наличия в
коллоидных системах стабилизаторов, к которым относятся ионы
металлов и металлоидов, нейтральные молекулы органических
18
соединений и мельчайшие гидратированные частицы дисперсной фазы
коллоидов.
Ряд исследователей упрощает классификацию форм связи влаги
и предлагает различать свободную и связанную влагу. Согласно
классификации П. А. Ребиндера [7], широко принятой в сушильной
технике, все формы связи влаги делятся на пять групп:
1. Макрокапиллярная влага, которая находится в капиллярах со
средним радиусом более 10−7 м и наиболее легко удаляется из
материала при сушке.
2. Микрокапиллярная влага, которая находится в капиллярах со
средним радиусом менее 10
−7
м и удаление которой сложнее, чем в
макрокапиллярах. Она связана с сухим веществом механически и в
неопределенном количестве.
3. Влага набухания, называемая также осмотически удерживаемой
влагой, связана с твердым скелетом материала непрочно, поэтому в
процессе сушки удаляется раньше, чем микрокапиллярная влага.
4. Адсорбционно связанная влага, расположенная в виде
тончайших пленок по поверхности мицелл и удерживаемая ими
благодаря силам поверхностного натяжения, характеризует степень
гидрофильности коллоида, трудноудаляема. Для ее удаления обычно
требуется длительная сушка при невысоких температурах. Связь
адсорбционной влаги и влаги набухания с сухим веществом относятся
к физико-химической связи.
5. Кристаллизационная влага, входящая в состав молекул вещества
в строго определенном количестве, иначе называемая химически
связанной влагой. Нельзя удалить из материала без его разрушения,
т. е. без резкого изменения физико-химических свойств, что
наблюдается, например при прокаливании некоторых химических
соединений.
При химической связи влаги с веществом имеет место большая
сила сцепления между ними, чего нельзя сказать о связи молекулы
вещества с молекулами влаги, удаляемой при сушке. Лишь мономолекулярный слой адсорбционно связанной влаги, непосредственно
примыкающий к скелету тела, имеет заметные силы сцепления с
молекулами тела. Для удаления адсорбционно связанной влаги
помимо удельной теплоты испарения свободной влаги требуются
дополнительные затраты, причем чем меньше этой влаги, тем
дополнительная энергия больше. Если бы при сушке понадобилось
довести материал до абсолютно сухого состояния, то на преодоление
19
связи между слоями жидкости, непосредственно примыкающей к
твердому скелету тела, понадобилось бы затратить еще более
значительное количество энергии.
Сырье для получения порошков, в зависимости от ботанических
особенностей, условно можно разделить следующим образом [5]:
1. Плоды, которые можно разделить на четыре группы:
семечковые, косточковые, ягоды и орехи. В отдельную группу
выделяются тропические и субтропические плоды. Семечковые плоды
состоят из кожицы, мякоти и семян, расположенных в семенной
камере. Наиболее распространенные семечковые – яблоко, груша,
айва, рябина и др. Косточковые плоды содержат кожицу, мякоть и
косточку с твердой скорлупой. Наиболее распространенные
косточковые – абрикос, персик, слива, черешня, вишня. Ягоды,
характеризующиеся сочной мякотью с семенами, делятся на три
подгруппы: настоящие ягоды – виноград, смородина, крыжовник,
клюква, черника и др.; сложные ягоды, состоящие из большого числа
сросшихся мелких плодов – малина, ежевика; ложные ягоды,
имеющие разросшееся цветоложе, в котором имеются плоды с
семенами – клубника, инжир и др. Орехи имеют твердую
деревянистую оболочку, внутри которой расположено съедобное семя.
К субтропическим плодам относят цитрусовые, гранаты, бананы,
финики и т. д.
2. Овощи делятся на две группы: плодовая группа, когда в пищу
используют плоды и семена (томаты, баклажаны, горох, соя, тыква,
кукуруза), и вегетационная группа, когда съедобными являются корни,
клубни, стебель, листья (картофель, топинамбур, морковь, салаты, лук,
укроп и т. д.). Отдельные виды плодов и овощей различаются между
собой качественным и количественным составом входящих в них
компонентов, но все они характеризуются незначительным
содержанием сухих веществ. Особое значение имеют содержащиеся в
значительных количествах в плодах и овощах незаменимые
компоненты пищи: водо- и жирорастворимые витамины, макро- и
микроэлементы, и в меньших – нерастворимые аминокислоты и
незаменимые жирные кислоты.
Сырье для сушки подбирают с учетом его агробиологических и
химико-технологических показателей. К агробиологическим показателям относятся урожайность, товарность (выход стандартных
плодов), засухоустойчивость, морозоустойчивость, скороспелость,
иммунность (невосприимчивость к болезням), одновременность
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]