- •Содержание
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека 6
- •Глава 2. Белковые вещества 14
- •Глава 3. Углеводы 111
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла) 175
- •Глава 5. Минеральные вещества 211
- •Глава 6. Витамины 231
- •Глава 7. Пищевые кислоты 248
- •Глава 8. Ферменты 261
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки 330
- •Глава 10. Вода 444
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов 475
- •Глава 12. Основы рационального питания 540
- •Предисловие ко второму изданию
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека
- •Глава 2. Белковые вещества
- •2.1. Белки в питании человека. Проблема белкового дефицита на земле
- •2.2. Белково-калорийная недостаточность и ее последствия. Пищевые аллергии
- •2.3. Аминокислоты и их некоторые функции в организме
- •2.4. Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая ценность белков
- •2.5. Строение пептидов и белков. Физиологическая роль пептидов
- •2.6 Белки пищевого сырья
- •Белки масличных культур
- •Белки картофеля, овощей и плодов
- •Белки мяса и молока
- •2.7. Новые формы белковой пищи. Проблема обогащения белков лимитирующими аминокислотами
- •2.8. Функциональные свойства белков
- •2.9. Превращения белков технологическом потоке
- •2.10. Качественное и количественное определение белка
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Углеводы
- •3.1. Общая характеристика углеводов
- •Моносахариды
- •Полисахариды
- •3.2. Физиологическое значение углеводов
- •Усваиваемые и неусваиваемые углеводы
- •Углеводы в пищевых продуктах
- •3.3. Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов Гидролиз углеводов
- •Реакции дегидратации и термической деградации углеводов
- •Реакции образования коричневых продуктов
- •Процессы брожения
- •3.4. Функции моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах Гидрофильность
- •Связывание ароматических веществ
- •Образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата
- •Сладость
- •3.5. Функции полисахаридов в пищевых продуктах Структурно-функциональные свойства полисахаридов
- •Крахмал
- •Гликоген
- •Целлюлоза
- •Гемицеллюлозы
- •Пектиновые вещества
- •3.6. Методы определения углеводов в пищевых продуктах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла)
- •4.1. Строение и состав липидов. Жирнокислотный состав масел и жиров
- •4.2. Реакции ацилглицеринов с участием сложноэфирных групп Гидролиз триацилглицеринов
- •Переэтерификация
- •4.3. Реакции ацилглицеринов с участием углеводородных радикалов Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеринов)
- •Окисление ацилглицеринов
- •4.4. Свойства и превращения глицерофосфолипидов
- •4.5. Методы выделения липидов из сырья и пищевых продуктови их анализ
- •4.6. Пищевая ценность масел и жиров
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Минеральные вещества
- •5.1. Роль минеральных веществ в организме человека
- •5.2. Роль отдельных минеральных элементов Макроэлементы
- •Микроэлементы
- •5.3. Влияние технологической обработки на минеральный состав пищевых продуктов
- •5.4. Методы определения минеральных веществ
- •Электрохимические методы анализа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Витамины
- •6.1. Водорастворимые витамины
- •6.2. Жирорастворимые витамины
- •6.3. Витаминоподобные соединения
- •6.4. Витаминизация продуктов питания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Пищевые кислоты
- •7.1. Общая характеристика кислот пищевых объектов
- •7.3. Пищевые кислоты и их влияние на качество продуктов
- •7.4. Регуляторы кислотности пищевых систем
- •7.5. Пищевые кислоты в питании
- •7.6. Методы определения кислот в пищевых продуктах
- •Глава 8. Ферменты
- •8.1. Общие свойства ферментов
- •Ферментативная кинетика
- •8.2. Классификация и номенклатура ферментов
- •Оксидоредуктазы
- •Гидролитические ферменты
- •8.3. Применение ферментов в пищевых технологиях
- •Мукомольное производство и хлебопечение
- •Производство крахмала и крахмалопродуктов
- •Кондитерское производство
- •Производство плодово-ягодных соков, безалкогольных напитков и вин
- •Спиртные напитки и пивоварение
- •8.4. Иммобилизованные ферменты
- •8.5. Ферментативные методы анализа пищевых продуктов
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки
- •9.1. Общие сведения о пищевых добавках
- •Общие подходы к подбору технологических добавок
- •О безопасности пищевых добавок
- •9.2. Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов
- •Цветокорректирующие материалы
- •9.3. Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов
- •Эмульгаторы
- •9.4. Вещества, влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов
- •Подслащивающие вещества
- •Ароматизаторы
- •Пищевые добавки, усиливающие и модифицирующие вкус и аромат
- •9.5. Пищевые добавки, замедляющие микробиологическую и окислительную порчу пищевого сырья и готовых продуктов
- •Консерванты
- •Антибиотики
- •Пищевые антиокислители
- •9.6. Биологически активные добавки
- •Глава 10. Вода
- •10.1. Физические и химические свойства воды и льда Физические свойства воды и льда
- •Диаграмма состояния воды
- •Строение молекулы и свойства воды
- •Взаимодействие вода — растворенное вещество
- •Структура и свойства льда
- •10.2. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах
- •Рассмотрим некоторые примеры.
- •10.3. Активность воды
- •Изотермы сорбции
- •Активность воды и стабильность пищевых продуктов
- •10.4. Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов
- •10.5. Методы определения влаги в пищевых продуктах Определение общего содержания влаги
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов
- •11.1. Классификация чужеродных веществ и пути их поступления в продукты
- •11.2. Окружающая среда - основной источник загрязнения сырья и пищевых продуктов
- •Меры токсичности веществ
- •Токсичные элементы
- •Радиоактивное загрязнение
- •Диоксины и диоксинподобные соединения
- •Полициклические ароматические углеводороды
- •Загрязнения веществами, применяемыми в растениеводстве
- •Загрязнение веществами, применяемыми в животноводстве
- •11.3. Природные токсиканты
- •Микотоксины
- •Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов
- •11.4. Антиалиментарные факторы питания
- •11.5. Метаболизм чужеродных соединений
- •11.6. Фальсификация пищевых продуктов Фальсификация: аспект безопасности
- •Генетически модифицированные продукты питания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12. Основы рационального питания
- •12.1. Физиологические аспекты химии пищевых веществ
- •12.2. Питание и пищеварение
- •Основные пищеварительные процессы
- •Схемы процессов переваривания макронутриентов
- •Метаболизм макронутриентов
- •12.3. Теории и концепции питания
- •Первый принцип рационального питания
- •Второй принцип рационального питания
- •Третий принцип рационального питания
- •12.4. Рекомендуемые нормы потребления пищевых веществ и энергии
- •12.5. Пищевой рацион современного человека. Основные группы пищевых продуктов
- •12.6. Концепция здорового питания. Функциональные ингредиенты и продукты
- •Список использованной литературы
Антибиотики
Особую группу пищевых добавок, замедляющих порчу пищевых продуктов (мяса, рыбы, птицы, овощей и т. д.), составляют антибиотики. Антибиотики, разрешенные для применения с медицинскими целями, не допускаются для использования при изготовлении пищевых продуктов и полуфабрикатов. Применение антибиотиков позволяет сохранить пищевое сырье и некоторые виды пищевых продуктов более длительное время, иногда продлить их срок хранения в 2—3 раза. Вместе с тем, использование антибиотиков может привести к нежелательным последствиям, в том числе к нарушению нормального соотношения микроорганизмов желудочно-кишечного тракта. Обычно антибиотики применяют для обработки свежих, скоропортящихся продуктов (мясо, рыба, свежие растительные продукты).
Технологические приемы применения антибиотиков различны: погружение пищевого продукта в раствор антибиотиков на ограниченный срок, орошение поверхности пищевого продукта раствором антибиотиков различной концентрации, введение антибиотиков перед забоем животных и т. д.
Определенное распространение в пищевой промышленности получили антибиотики, добавляемые непосредственно в пищевой продукт: низин и пимарицин.
Низин (Е234) — C143H230O37S7— антибиотик полипептидного типа. Хорошо сохраняется в сухом виде. Низин чувствителен к действию протеолитических ферментов, ферментов слюны и пищеварительных ферментов, устойчив к сычужным ферментам. Низин получают культивированием определенных штаммов бактерий Lactococcus lactis. Низин имеет узкий спектр действия: эффективен исключительно против грамположительных бактерий, стрептококков, бацилл и некоторых анаэробных спорообразующих бактерий, снижает сопротивляемость спор термоустойчивых бактерий к нагреванию, что позволяет снизить температуру стерилизации, повысить качество пищевых продуктов. Применяется в сыроделии, при консервировании овощей и фруктов, для удлинения сроков хранения стерилизованного молока.
Пимарицин (Е235) — C33H47NO13; другие названия— натамицин, митроцин.
Получают культивированием Streptomyces natalensis. Оказывает антимикробное действие против дрожжей рода Candida, влияя на клеточные мембраны. Действует против дрожжей, плесневых грибов и не действует против бактерий, вирусов и актиномицетов, эффективен против грибков, поражающих кожу человека. Применяется в сыроделии для защиты поверхности сыров, в колбасном производстве.
448
449
448::449::Содержание
449::450::451::452::453::454::455::456::Содержание
Пищевые антиокислители
К пищевым антиокислителям (антиоксидантам) относятся вещества, замедляющие окисление в первую очередь ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов (функциональный класс 5). Этот класс пищевых добавок включает три подкласса с учетом их отдельных технологических функций: 1) антиокислители; 2) синергисты антиокислителей; 3) комплексообразователи.
Ряд соединений: лецитины — Е322; лактаты — Е325, Е326; Е327 и некоторые другие выполняют комплексные функции. Перечень антиокислителей, разрешенных для применения в РФ (СанПиН 2.3.2.1078—01), приведен ниже:
Аскорбиновая кислота |
Е300 |
Додецилгаллат |
Е312 |
Аскорбат натрия |
Е301 |
Гваяковая смола |
Е314 |
Аскорбат кальция |
Е302 |
Изоаскорбиновая кислота |
Е315 |
Аскорбат калия |
ЕЗОЗ |
Изоаскорбат натрия |
Е316 |
Аскорбилпальмитат |
Е304 |
Изоаскорбат калия |
Е317 |
Аскорбилстеарат |
Е305 |
Изоаскорбат кальция |
Е318 |
Концентрат смеси токоферолов |
Е306 |
Трет-бутилгидрохинон |
Е319 |
Бутилгидроксианизол |
Е320 |
Альфа-токоферол |
Е307 |
Бутилгидрокситолулол |
Е321 |
Гамма-токоферол синтетический |
Е308 |
Лецитины |
Е322 |
Аноксамер |
Е323 |
Дельта-токоферол синтетический |
Е309 |
Лактат натрия |
Е325 |
Лактат калия |
Е326 |
Пропилгаллат |
Е310 |
Лимонная кислота |
Е330 |
Окрилгаллат |
Е311 |
449
Этилендиаминтетраацетат кальция-натрия |
Е385 |
Оксистеарин |
Е387 |
Этилендиаминтетраацетат динатрий |
Е386 |
Глюкозооксидаза |
Е1102 |
|
|
Дигидрокверцетин |
— |
|
|
Кверцетин |
— |
Использование антиокислителей дает возможность продлить срок хранения пищевого сырья, полупродуктов и готовых продуктов, защищая их от порчи, вызванной окислением кислородом воздуха.
Окисление масел и жиров — сложный процесс, идущий по радикально-цепному механизму. Начальными (первичными) продуктами окисления являются разнообразные по строению пероксиды и гидропероксиды. Они получили название первичных продуктов окисления. В результате их сложных превращений образуются вторичные продукты окисления: спирты, альдегиды, кетоны и кислоты с различной длиной углеродной цепи, а также их разнообразные производные. На скорость окисления влияют состав пищевых систем, в первую очередь — состав и строение липидной фракции, влажность, температура, наличие металлов переменной валентности, свет.
Действие большинства пищевых антиокислителей основано на их способности образовывать малоактивные радикалы, прерывая тем самым реакцию автоокисления.
Вещества, усиливающие действие антиокислителей, — синергисты — сами обычно не обладают антиокислительными свойствами. К ним относятся вещества, инактивирующие ионы тяжелых металлов с образованием комплексных соединений. В пищевых системах обычно протекает комплекс реакций, при этом синергисты могут проявлять свойства подлинных антиокислителей.
В общем виде механизм окисления жиров и действия антиокислителей может быть представлен следующим образом: свободный радикал R', образовавшийся из жирной кислоты или ее ацила, под влиянием ряда факторов, взаимодействуя с кислородом, образует пероксид-радикал
R' + O2→ ROO'
способный к взаимодействию с другой ненасыщенной жирной кислотой или ее ацилом R—H; при этом образуется новый свободный радикал и гидропероксид
ROO' + RH → ROOH + R'
Медленно протекающие на начальном этапе реакции по мере накопления гидропероксидов и их распада с образованием новых радикалов резко ускоряются:
450
2ROOH → ROO' + RO' + H2O
Введение антиоксиданта (АН) приводит к образованию новых радикалов А', отличающихся значительно большей стабильностью, чем радикалы R', что приводит к замедлению реакции, а в конечном итоге, при определенных условиях, к ее резкому торможению:
АН + R' → A' +RH
АН + ROO' → ROOH + А'
А' + R' → AR
Механизм действия конкретного антиокислителя представлен на рис. 9.12.
Рис. 9.12. Механизм действия антиокислителя: 1 — антиоксидант; 2,4 — фрагмент свободного радикала жирной кислоты, 3,5 — малоактивные радикалы, прерывающие цель окисления
Синергисты SH2обладают способностью восстанавливать радикалы А', не реагируя с радикалами ROO'
SH2+ 2А → S + 2АН
451
Из природных антиокислителей необходимо, в первую очередь, отметить токоферолы (Е306—Е309), которые присутствуют в ряде растительных масел.
Токоферолы в виде смеси изомеров содержатся в растительных жирах (500—100 мг%): масле пшеничных зародышей, кукурузном, подсолнечном и других; в животных жирах их содержание невысоко. Из смеси токоферолов наибольшую E-витаминную и наименьшую анти-оксидантную активность проявляет α-токоферол, γ-токоферол — наоборот.
Токоферолы хорошо растворимы в маслах, устойчивы к действию высоких температур, их потери при технологической обработке не велики. Они являются важнейшими природными антиоксидантами.
Аскорбиновая кислота ЕЗОО, ее натриевая Е301, кальциевая Е302 и калиевая ЕЗОЗ соли применяются в качестве антиокислителей и синергистов при производстве различных пищевых продуктов.
Аскорбиновая кислота применяется для предотвращения окислительной порчи жировых продуктов, в частности маргарина, топленых жиров, действуя не непосредственно как антиоксидант, а, являясь в первую очередь синергистом, — восстанавливая фенольные соединения и связывая металлы.
Введение водорастворимых аскорбиновой кислоты и ее солей в жировые и другие пищевые продукты повышает, кроме того, их пищевую ценность.
Производные аскорбиновой кислоты — аскорбилпальмитат Е304 и аскорбилстеарат ЕЗОЗ — жирорастворимые антиоксиданты с С-витаминной активностью.
452
Эфиры аскорбиновой кислоты и высокомолекулярных жирных кислот эффективны при совместном использовании с лецитинами, токоферолами. Не влияют на вкус, запах и цвет пищевых продуктов.
Изоаскорбиновая (эриторбовая) кислота Е315 и ее натриевая, калиевая и кальциевая соли (Е316, Е317, ЕЗ18) имеют более ограниченное применение, чем аскорбиновая кислота и ее производные. Не обладают витаминной активностью. Эриторбовая кислота и ее соли применяются в мясных продуктах из измельченного мяса, ветчинных изделиях, консервах. Максимальный уровень содержания в этих продуктах 500 мг в кг; в рыбных пресервах и консервах— 1500 мг/кг в пересчете на кислоту.
Производные галловой кислоты: пропилгаллат Е310, октилгаллат ЕЗ 11, додецилгаллат Е312.
Пропилгаллат — белый или светло-кремовый мелкокристаллический порошок без запаха, горьковатый на вкус. В присутствии ионов железа цвет
453
меняется на сине-фиолетовый, окраска устраняется добавлением лимонной кислоты. Плохо растворим в жирах. Октил- и додецилгаллаты — кристаллические вещества с горьким вкусом, растворимы в жирах и маслах, нерастворимы в воде. Производные галловой кислоты — хорошие анти-оксиданты. Основные синергисты— лецитин и лимонная кислота.
Галлаты применяются при производстве растительных и животных масел (используемых в приготовлении пищевых продуктов с применением высоких температур), кулинарных жиров, лярда, животного и рыбьего жиров, сухого молока, сухих смесей для тортов и кексов, сухих завтраков на зерновой основе, бульонных кубиков.
Гваяковая смола (Е314) — нерастворимая в воде смесь альфа-, бета-гваяковых кислот. Выделяется из произрастающего в тропиках дерева Guajacum offinales L или Guajacum sanctum L. Применяется для стабилизации животных жиров.
Широкое применение в качестве антиоксидантов нашли производные фенолов: трет-бутилгидрохинон; бутилгидроксианизол; бутилгид-рокситолуол.
трет-Бутилгидрохинон(ТБГХ; TBHQ;2-третбутил-1,4 диоксибензол) Е319. Бесцветное кристаллическое вещество, хороший антиоксидант, применяется для стабилизации растительных жиров, топленого масла, кулинарных жиров.
Бутилгидроксианизол (БОА; ВНА) Е320. Состоит из смеси двух изомеров: 2- и З-третбутил-4-гидроксианизолов. Один из наиболее часто применяемых антиоксидантов. Устойчив к высоким температурам, не растворим в воде. Применяется для стабилизации масел и жиров, топленых жиров, шпика соленого, сухого молока, смесей для кексов, концентратов супов. Активность возрастает в присутствии производных галловой кислоты, лимонной кислоты, аскорбиновой кислоты.
Бутилгидрокситолуол (ионол; ВНТ; БОТ) Е321 один из наиболее распространенных синтетических антиокислителей. Он применяется для
454
стабилизации растительных масел, топленого жира, кулинарных жиров. Ионол термостабилен и не разрушается при выпечке изделий, обработке конфетных масс.
Использование производных фенолов в производстве жиров позволяет значительно повысить их стойкость. Так, внесение бутилгидроксианизола в количестве 0,01% от массы лярда повышает его стойкость в 5—13 раз, внесение ионола в кулинарный жир повышает его стойкость в 10—12 раз. Производные фенолов вносятся в пищевые продукты исключительно в малых количествах, их эффективность тем больше, чем длинней индукционный период окисления. В то же время следует помнить, что все они задерживают процесс окисления жиров только ограниченное время.
Аноксомер Е323. Применяется для стабилизации топленого и растительных масел, кулинарных жиров. Термостабилен. Разрешен для применения в России.
Лецитины Е322. Антиокислители, эмульгаторы. Их строение и свойства были подробно рассмотрены ранее. Лецитины являются антиоксидантами и синергистами окисления масел и жиров.
Лактат натрия Е325 — синергист антиокислителя, влагоудерживающий агент; лактат калия Е326 — синергист антиокислителя, регулятор кислотности. Лактаты применяются в кондитерском производстве, при производстве мороженого.
Этилендиаминтетраацетат кальция-натрия Е385 — антиокислитель, консервант, комплексообразователь и Этилендиаминтетраацетат динатрий (трилон) Е386 — антиокислитель, консервант, синергист, комплексообразователь.
Соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) — это хорошие комплексообразователи, способные создавать стабильные комплексы с металлами, что позволяет использовать их для связывания следовых количеств металлов. Предупреждают окисление аскорбиновой кислоты в соках, потемнение картофеля, применяются для осветления вина. Стабильность комплексов ионов металлов с ЭДТА можно представить в виде следующего ряда:
Na+ < Са++ < Fe++< Co++< Zn++< Cu++< Pb++ < Fe+++
455
Кверцетин, дигидрокверцетин — производные флавонов, получают из коры дуба, лиственницы и из некоторых других растений. Обладают сильными антиокислительными свойствами, которые усиливаются в присутствии лимонной и аскорбиновой кислот. Применяются при изготовлении специальных жиросодержащих продуктов, для пропитки упаковочных материалов.
Лимонная кислота ЕЗЗО и ее соли — цитраты натрия Е331 (одно-, двух- и трехзамещенные), калия Е332 (двух- и трехзамещенный), кальция ЕЗЗЗ являются регуляторами кислотности, стабилизаторами и комплексообразователями.
Действие лимонной кислоты и ее солей основано на их способности связывать металлы с образованием хелатных соединений. Лимонная кислота обладает приятным, мягким вкусом; применяется в производстве плавленых сыров, кондитерских изделий, майонезов, маргаринов, рыбных консервов.
Винная кислота Е334 — синергист антиокислителей, комплексообразователь, соли винной кислоты — тартраты Е335, Е336, Е337 — комп-лексообразователи.
Глюкозооксидаза Е1102 — ферментный препарат, применяемый в качестве антиоксиданта.
Антиокислительные свойства проявляют также некоторые пряности и их экстракты: анис, кардамон, кориандр, укроп, фенхель, имбирь, красный перец. Некоторые из них повышают стойкость жиров в два, три раза.
456
449::450::451::452::453::454::455::456::Содержание
456::457::458::459::460::Содержание