Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сырье и материалы хлебопекарного производства. Учебное пособие
.pdf
Глава 1. Химический состав сырья
Белковые вещества
Белковые вещества являются необходимой составной частью
нашей пищи. Они играют исключительную роль в жизненных
процессах всех живых организмов, будучи частью клеточной
протоплазмы.
Растения способны синтезировать в своем организме белки
из неорганических веществ, которые поступают из воздуха и почвы. Организмы человека и животных такой способностью не обладают, поэтому белковые вещества должны поступать вместе с
пищей. В желудке и кишечнике под действием ферментов идет
гидролиз белков. Сложная молекула белка распадается при этом
на продукты более простого состава. Конечным продуктом гидролиза являются аминокислоты (органические кислоты, в молекуле
которых содержится группа NН2, называемая аминогруппой).
Во живых организмах белковые вещества встречаются в трех
состояниях: жидком (в молоке, плазме крови и др.), полужидком
(в яичном белке) и твердом (в волосах, ногтях, зерне, мясе).
Каждому организму, органу, каждой отдельной ткани и клетке присущи свои определенные белки с различными свойствами.
В человеческом организме десятки тысяч белков. Все они состоят из аминокислот. Всего в белках обнаружено 20 аминокислот. От того, как они связаны между собой, в какой последовательности идут друг за другом, какие аминокислоты преобладают, а какие отсутствуют, зависят свойства белков.
Аминокислоты подразделяют на незаменимые и заменимые.
Незаменимые не синтезируются в живом организме. Аминокислоты, которые могут синтезироваться в живом организме, получили название заменимых (аспарагин и аспарагиновая кислота,
глицин, пролин, глутамин и глутаминовая кислота, серин, аланин, цистеин, тирозин).
К незаменимым кислотам относят восемь аминокислот: метионин, лизин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин,
треонин и валин. Однако в организме человека содержатся еще
две условно незаменимые аминокислоты, которые синтезируются в недостаточных количествах, особенно у детей в раннем возрасте – аргинин, гистидин. Так, гистидин является составной
частью гемоглобина крови, метионин участвует в жировом обмене, лизин, триптофан и другие способствуют росту клеток.
11
Сырье и материалы хлебопекарного производства
Белки, потребляемые в пищу, делят на полноценные, содержащие все необходимые для организма человека аминокислоты, и неполноценные, в которых недостает каких-либо аминокислот или которые содержатся в недостаточном количестве.
К таким неполноценным белкам относят некоторые белки
растительного происхождения. Белки животного происхождения, за исключением белков соединительной ткани, являются
полноценными.
Однако недостаток одних аминокислот в каком-либо продукте может пополниться аминокислотами белков другого продукта, поэтому растительные и животные белки дополняют
друг друга.
Белки, состоящие только из аминокислот или их производных, называют простыми белками, или протеинами. Белки, состоящие из простого белка и какого-либо небелкового вещества,
называют сложными, или протеидами. В состав простых белков
входят лишь остатки аминокислот. Сложные белки представляют
собой соединения простого белка с веществом небелкового происхождения.
Одним из важнейших свойств белков является способность
к набуханию. Безводный сухой белок поглощает очень большое
количество воды. Процесс набухания белков играет важную роль
при переработке пищевых продуктов и их использовании, например при замесе теста, особенно пшеничного, варке макарон.
При длительном хранении продуктов, содержащих белки, способность последних набухать уменьшается. Так, например, бобовые при длительном хранении теряют способность к набуханию
и плохо развариваются вследствие старения белков.
Белки, находящиеся в пищевых продуктах, подразделяют на
растворимые и нерастворимые. К растворимым относят молочный
белок, белок яйца, к нерастворимым – коллаген, содержащийся
в костях, ногтях, волосах. Растворы белков необратимо свертываются при температуре 60–75 °С, при этом белки затвердевают
и теряют способность растворяться в воде.
Изменение первоначальной уникальной структуры белка называется денатурацией. Однако некоторые белки, например белок
молока, при нагревании не свертываются. Белок молока казеин
находится в виде соединений с кальцием в коллоидно-растворенном состоянии, придавая молоку белый цвет. Он выдерживает
12
Глава 1. Химический состав сырья
длительное кипячение, но при добавлении сычужных ферментов
(пепсина, химозина) свертывается и выпадает в осадок.
Содержание белковых веществ в продуктах питания весьма
разнообразно. Так, в сахаре, крахмале, жире совершенно нет белковых веществ, и наоборот, в ряде продуктов белки находятся в
значительных количествах. В плодах и овощах доля белков небольшая и колеблется от 0,5 до 5 %. Содержание белков на 100 г
продукта приведено в таблице 2.
Таблица 2
Содержание белков в продуктах
Продукт Количество, г
Сыр 20–32
Грудка курицы или индейки 29–31
Творог 18–23
Бобовые (чечевица, горох, фасоль, нут) 20–23
Красное мясо (говядина) 21
Рыба 14–21
Орехи (кешью, грецкий, фисташки) 15–21
Крупы (овес, гречка, пшено и др.) 10–15
Макароны из твердых сортов пшеницы 13
Яйцо 13
Углеводы
Организму человека требуется 400–500 г углеводов в сутки (в том числе не менее 80 г сахаров). Они являются важным источником энергии. Усвояемость углеводов составляет:
фруктов – 90 %, молока и молочных продуктов – 98 %, сахара – 99 %.
Примерами углеводов могут служить глюкоза С6Н12О6, или
виноградный сахар, названный так из-за его большого содержания в винограде; тростниковый или свекловичный сахар
С12Н22О11, крах ма л и целлюлоза (C6H10O5)n. Эти вещества состоят
из углерода, водорода и кислорода, причем водород и кислород
находятся в таком же соотношении, как и в воде, т. е. на два атома водорода приходится один атом кислорода. Таким образом,
они как бы состоят из углерода и воды, отсюда и произошло их
название – углеводы.
13
Сырье и материалы хлебопекарного производства
На рисунке 2 представлена схема классификации углеводов.
Углеводы
Моносахариды
Глюкоза
Фруктоза
Галактоза
Рис. 2. Схема классификации углеводов
Полисахариды
первого порядка
Сахароза
Мальтоза
Лактоза
Полисахариды
Полисахариды
второго порядка
Крахмал
Гликоген
Инулин
Целлюлоза
Пектиновые
вещества
Моносахариды. Чаще всего моносахариды, встречающиеся в
пищевых продуктах, представляют собой соединения с шестью
углеродными атомами, имеющие общую формулу С6Н12О6 и называемые гексозами. Значительно меньше моносахаридов с пятью углеродными атомами с общей формулой С5Н10О
которые
5,
называются пентозами. Характерным свойством моносахаридов
является их способность сбраживаться под влиянием дрожжей,
превращаясь в этиловый спирт и углекислоту. В питании человека бо льшее значение имеют гексозы и среди них глюкоза и
фруктоза.
Глюкоза – сам ый расп рос тра ненны й моноса хари д. Она вст речается в свободном виде вместе с другими сахарами в плодах и
соке многих растений. В небольших количествах (около 1 %) она
находится в крови животных.
В промышленности глюкозу получают из крахмала путем его
кипячения на протяжении нескольких часов в разбавленной серной кислоте; этот процесс называется кислотным гидролизом.
После кипячения кислоту нейтрализуют мелом, раствор глюкозы
отфильтровывают от малорастворимого сернокислого кальция и
14
Глава 1. Химический состав сырья
упаривают под вакуумом. Полученный сироп называется патокой. Для получения кристаллической глюкозы крахмал гидролизуют как можно полнее, сгущенный сироп разливают в формы,
где он застывает.
Безводная глюкоза плавится при температуре 146 °С и хорошо растворима в воде. Глюкоза примерно в 1,4 раза менее сладкая, чем сахароза.
При действии на глюкозу сильных окислителей, например
концентрированной НNO3, образуется двухосновная оксикислота, которая называется сахарной кислотой. При восстановлении
она переходит в шестиатомный спирт – сорбит.
Сорбит находится в ягодах рябины, в соке вишен, слив,
яблок, груш и других плодов, плавится при температуре 110–
111 °С, обладает сладким вкусом. Его применяют в кондитерской
и хлебопекарной промышленности для изготовления диетических изделий.
Фруктоза, или плодовый сахар, встречается в натуральном
меде, плодах и овощах вместе с глюкозой. Отличается от глюкозы
структурой молекулы, а также химическими свойствами. Фруктоза в 1,7 раза слаще сахарозы, входит в состав тростникового
сахара. Фруктоза может быть получена из сахарозы и инулина.
В хлебопекарной промышленности фруктозу применяют в чистом виде, она является составной частью почти всех кондитерских изделий, так как входит в состав инвертного сиропа.
Глюкоза и фруктоза лег ко усваиваются организмом. Под влиянием различных микроорганизмов глюкоза и фруктоза подвергаются брожению – расщеплению с образованием кислот, спирта
и газов. Особенно большое значение в хлебопечении имеют спиртовое брожение, в результате которого происходит разрыхление
теста, и молочнокислое брожение, способствующие накоплению
в тесте и хлебе вкусовых и ароматических веществ.
Галактоза – составная часть молочного сахара (лактозы), из
которого ее получают гидролизом. В растениях она встречается в виде D-галактозы, входит в состав трисахарида рафинозы и
разных полисахаридов. D-галактоза – кристаллическое вещество,
сладкое на вкус, с температурой плавления 165 °С, сравнительно
хорошо растворима в воде. В чистом виде галактоза в промышленности не примен яется, но входит в состав изделий как составная часть молочного сахара.
15
Сырье и материалы хлебопекарного производства
D-манноза встречается в природе главным образом в составе полисахаридов в плодах некоторых пальм, зернах ячменя и
пшеницы, корнях спаржи, цикория и т. д. D-манноза – кристаллическое вещество, сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде.
Температура плавления – 132 °С.
Полисахариды первого порядка. Полисахариды первого порядка, или сахароподобные полисахариды, в большинстве своем являются производными гексоз. Наибольшее значение имеют дисахариды, разлагающиеся при гидролизе на две молекулы
моносахаридов.
Дисахариды – свекловичный сахар (сахароза), молочный сахар (лактоза), мальтоза – отличаются один от другого в зависимости от того, какими моносахаридами они образованы. Общую
формулу реакции образования дисахаридов из моносахаридов
можно представить в следующем виде:
С6 Н12О6 + С6Н12О6 → С12Н22О
+ Н2О.
11
глюкоза фруктоза сахароза вода
Сахароза находится в значительных количествах в сахарной
свекле (22–24 %), сахарном тростнике (17–26 %) и в меньших количествах – в плодах, овощах, соке некоторых растений. Хорошо
растворяется в воде (при температуре 20 °С в 100 г воды растворяется 204 г сахарозы). Если раствор сахарозы в воде нагреть в
присутствии кислоты, то происходит ее распад (гидролиз) с образованием глюкозы и фруктозы (инверсия сахарозы)
С12Н22О
глюкоза фруктоза
+ Н2О → С6 Н12О6 + С6 Н12О6.
11
Смесь равных количеств глюкозы и фруктозы называется
инвертным сахаром. Водный раствор инвертного сахара – инвертный сироп – широко применяют в пищевой промышлен-
ности.
Мальтоза, или солодовый сахар, в свободном виде не встречается. Получают ее при гидролизе крахмала ферментами солода
(продукт размола проросших зерен ячменя) или другими подобными ферментами (амилазами). Мальтоза как продукт гидролиза
крахмала является основным сахаром хлебного теста. При гидролизе мальтозы кислотами, щелочами, ферментами ряда бактерий
образуется две молекулы глюкозы
16
Глава 1. Химический состав сырья
С12Н22О11 + Н2О → 2С6Н12О6.
мальтоза глюкоза
Лактоза находится в молоке (4–5 %). Молочнокислые бак-
терии сбраживают лактозу в молочную кислоту. Лактоза входит
во все изделия, содержащие молоко. При гидролизе лактоза дает
глюкозу и галактозу. При нагревании лактоза разлагается и повышает цветность продуктов.
Из всех свойств сахаров наибольшее значение для пищевых
продуктов имеют сладость и гигроскопичность (способность вещества поглощать влагу из окружающей среды), а также их карамелизация.
Под сладостью сахаров понимают то минимальное коли-
чество того или другого сахара, которое, будучи растворено в
определенном объеме воды, вызывает ощущение сладкого вкуса.
Установлено, что различные сахара имеют разную степень сладости. Самый сладкий сахар в обычных условиях – фруктоза,
вместе с тем и самый гигроскопичный сахар. Поэтому все продукты, содержащие фруктозу, способны поглощать влагу из окружающего воздуха.
Под карамелизацией сахаров понимают процесс разложения
сахаров в результате их нагревания до высокой температуры с
образованием темноокрашенных продуктов. Карамелизация сахаров происходит в процессе обработки некоторых видов сырья,
например при сушке солода, обжарке кофе, чем и объясняется их
темный цвет.
Полисахариды второго порядка. Молекулы этой гру ппы угле-
водов построены из большого количества остатков моносахаридов. Из всех групп углеводов полисахариды второго порядка
наиболее широко распространены в природе. Представителями
этой группы углеводов являются крахмал, гликоген, целлюлоза
и гемицеллюлоза, пектин, инулин. Крахмал, гликоген, инулин
играют в живом организме роль питательных веществ, целлюлоза и гемицеллюлоза – строительного материала.
Крахмал (С6Н10О5)n – конечный продукт синтеза углево-
дов в зеленых листьях растений. Образуется соединением очень
большого количества молекул глюкозы (сотен или даже тысяч) с
выделением воды. Крахмал откладывается в виде зерен в клубнях, плодах, корневищах растений как запасное питательное
17
Сырье и материалы хлебопекарного производства
вещество. Его содержание в некоторых продуктах приведено в
таблице 3.
Таблица 3
Содержание крахмала в продуктах
Продукт Количество, %
Пшеница 60–70
Рожь 55–65
Кукуруза 65–75
Рис 70–80
Мука пшеничная 70–78
Хлеб пшеничный 43–56
Хлеб ржаной 44–50
Картофель 12–24
Зерна различных видов крахмала отличаются строением и
размерами. По величине и форме зерен под микроскопом легко
определить, из какого растения они выделены. Крахмал не растворяется в холодной воде, а в горячей образует вязкий коллоидный раствор – клейстер, при этом крахмальные зерна набухают
и дробятся, поглощая большое коли чест во вод ы. Процесс образования клейстера называется клейстеризацией крахмала. Клейстеризованный крахмал легче усваивается организмом. Каждый вид
крахмальных зерен имеет определенную температуру клейстеризации, и чем больше размер зерна, тем она ниже.
Крахмал – неоднородное соединение, которое состоит из
двух веществ – амилозы и амилопектина. Крахмал гидролизуется
до мальтозы под действием соответствующих ферментов (амилаз)
либо, переходя через ряд промежуточных продуктов гидролиза –
декстринов, либо непосредственно превращаясь в мальтозу. Под
действием кислот крахмал гидролизуется до образования глюкозы. На гидролизе крахмала основано промышленное производство патоки и глюкозы. В патоке находятся в значительном количестве декстрины, представляющие собой светлоокрашенное
вязкое вещество сладковатого вкуса.
Целлюлоза, или клетчатка (С6Н10О5)n – главная составная
часть растительных клеток. Гидролизу клетчатка подвергается
18
Глава 1. Химический состав сырья
значительно труднее других углеводов, в воде не растворяется.
Несмотря на то, что клетчатка имеет ту же общую формулу, что и
крахмал, она значительно отличается от него свойствами и строением молекулы. Клетчатка входит в состав оболочек зерен и
стенок клеток, из которы х построены все ткани плодов и овощей.
Целлюлоза обычно в чистом виде в растениях не встречается. Гигроскопическая вата, хлопчатобумажные и льняные ткани,
хорошие сорта фильтровальной бумаги состоят из целлюлозы,
несколько измененной в про цессе переработки. Наиболее чистая
природная целлюлоза – это волокна хлопка, содержащие более
90 % целлюлозы и 6–8 % воды.
Целлюлоза не растворяется ни в воде, ни в эфире, ни в спирте. В обычных условиях довольно устойчива к действию разбавленных кислот, щелочей и слабых окислителей. При длительном
кипячении с минеральными кислотами клетчатка распадается с
образованием глюкозы.
Целлюлоза входит в состав хлебобулочных изделий как составная часть муки, зерна, плодоовощного сырья.
Гликоген содержится в печени и различных тканях животных
и человека в виде запасного вещества и поэтому иногда называется животным крахмалом. Также он встречается в грибах и
дрожжах. При полном гидролизе под действием кислот гликоген
превращается в глюкозу, под действием ферментов – в декстрины
и мальтозу.
Инулин находится в клубнях и корнях некоторых растений,
где заменяет крахмал. Он легко растворяется в воде, образуя коллоидные растворы. При кислотном или ферментативном гидролизе инулин полностью превращается в фруктозу.
Пектиновые вещества в большом количестве содержатся в
плодах некоторых растений (в крыжовнике, землянике, яблоках).
Благодаря их присутствию сахарные фруктовые сиропы, нагретые до кипения и затем охлажденные, способны образовывать
желеобразные массы. Этим свойством пектиновых веществ пользуются в производстве мармелада, желе, пастилы. Пектиновые
вещества являются кальциевыми и магниевыми солями полигалактуроновой кислоты; они подразделяются на протопектин и
пектин. Протопектин откладывается преимущественно в стенках
клеток и в процессе созревания плодов и овощей превращается
в растворимый пектин, чем и объясняется размягчение тканей.
19
Сырье и материалы хлебопекарного производства
Жиры
Жиры – это важный источник энергии в нашем организме.
При окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж тепла. Жиры служат источником таких жизненно важных витаминов, как А, Д, Е,
К. Количество жира, использованного для приготовления пищи,
оказывает большое влияние на ее вкусовые свойства, способствует
лучшему усвоению, а также сохранению мучных изделий в свежем
состоянии более длительное время. Значительное количество жира
откладывается в нашем организме в виде запасного материала.
По происхождению все природные жиры делят на растительные и животные (жиры наземных и морских животных и рыб).
По своей химической природе жиры относятся к органическим
соединениям, именуемым сложными эфирами. Сложные эфиры
состоят из трехатомного спирта глицерина и различных органических кислот. Кислоты, входящие в состав жиров, называют
жирными кислотами. Жир при комнатной температуре (20 °С)
может быть твердым или жидким. Это зависит от того, какие
кислоты преобладают в его молекуле. Если основу составляют
пальмитиновая и стеариновая кислоты, жир имеет твердую консистенцию (например, говяжий, свиной, бараний). Если в молекуле преобладают олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты,
то жир имеет жидкую консистенцию. Как правило, растительные
жиры имеют жидкую консистенцию, их называют маслами, животные жиры чаще всего – твердые вещества.
Соединения глицерина с жирными кислотами называют также триглицеридами. Молекула жира при расщеплении дает одну
молекулу глицерина и три молекулы свободных жирных кислот.
Триглицериды обладают рядом общих свойств. Их плотность
меньше единицы, т. е. они легче воды и в ней не растворяются,
но могут давать с водой в присутствии белков и щелочи эмульсии. В эмульсии жир распределяется в виде мельчайших капелек,
поэтому легче усваивается организмом.
Жиры легко впитываются в дерево, бумагу, ткани, оставляя
при этом характерное «жирное» пятно, это свойство жира называют капиллярной способностью. Жиры легко растворяются в
многих органических растворителях.
Важным показателем жиров является температура плавления – температура, при которой жир из твердого состояния переходит в жидкое. Температура плавления жиров тесно связана с
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]