Основы пищевой химии

17.Липиды, их классификация. Содержание в продуктах питания. Значение в питании

Липиды - группа природных соединений, включающая жиры и жироподобные вещества.

Жиры составляют 95% всех липидов. Жиры - сложные эфиры высших жирных карбоновых кислот и трехатомного спирта глицерина.

1. Простые (2 компонента) - жиры, воски, стерины

2. сложные - фосфолипиды, гликолипиды

Содержание в продуктах питания

Подсолнечник - 33-57% жира, соя - 14-25%, арахис - 54-61%, семена арбуза - 12-45%, какао-бобы - 49-57%, пшеница - 2-3%, кукуруза - 5-6%, свинина -33%, говядина - 16%, поросята - 3%, телятина - 2%, угорь - 30%, сельдь - 7-19,5%, треска - 0,6%, молоко оленя - 17-18%, молоко козы - 5%, молоко коровы - 3,5-4%.

Значение в питании

Липиды являются обязательной составной частью сбалансированного пищевого рациона человека. В среднем в организм взрослого человека с пищей ежесуточно поступает 60-80 г жиров животного и растительного происхождения. Значение жиров как пищевого продукта весьма многообразно. Жиры в питании человека прежде всего имеют важное энергетическое значение. С жирами в организм вводятся и некоторые полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), которые относят к категории незаменимых (витамин F). Жир обеспечивает вкусовые качества пищи; кроме того, он необходим для ее приготовления и хранения.

18.Химическая природа жиров и их биологическая ценность

Жирные кислоты входящие в состав жиров:

1) Насыщенные: стеариновая CH3(CH2)16COOH, пальмитиновая CH3(CH2)14COOH

2) Ненасыщенные: олеиновая CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH,

линолевая CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)COOH,

линоленовая CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH.

Линолевая и линоленовая - являются незаменимыми, в организме человека не синтезируются и должны поступать с пищей (жирные масла, орехи,рыбы)

Биологическая ценность

Биологическая ценность жировопределяется входящими в их состав полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК), называемыми витамином F. ПНЖК относятся к незаменимым факторам питания, так как не образуются в организме и должны поступать с пищей.

Наряду с энергетичексой функцией, ПНЖК способствуют ускорению обмена холестерина в огранизме, снижению образования липопротеидов низкой плотности, ответственных за атеросклероз, снижению синтеза триглицеридов.

Норма потребления взрослым человеком - 80-100 г/сут.

Физические свойства жиров

При комнатной температуре жиры - твердые, мазеобразные или жидкие вещества. Как любая смесь веществ, они не имеют четкой температуры плавления (т.е. плавятся в некотором диапазоне температур). Определенной температурой плавления характеризуются лишь индивидуальные триглицериды.

Консистенция жиров зависит от их состава:

в твердых жирах преобладают триглицериды с остатками насыщенных кислот, имеющие относительно высокие температуры плавления;

для жидких жиров (масел), напротив, характерно высокое содержание триглицеридов ненасыщенных кислот с низкими температурами плавления.

Жиры практически не растворимы в воде, но при добавлении мыла или других поверхностно-активных веществ (эмульгаторов), они способны образовывать стойкие водные эмульсии. Жиры ограниченно растворимы в спирте и хорошо растворимы во многих неполярных и малополярных растворителях - эфире, бензоле, хлороформе, бензине.

19.Гидролиз жиров. Значение в оценке качества жиров

В результате гидролиза происходит расщепление связей в молекулах глицеридов при действии воды, причем элементы воды присоединяются по месту возникающих свободных валентностей с образованием двух структурных элементов жиров -- жирных кислот и глицерина. Участвующая в реакции вода диссоциирует на водород и гидроксил. Водород присоединяется к кислотному остатку, а гидроксил -- к спиртовому радикалу. Практически процесс распада триглицеридов протекает последовательно, с образованием промежуточных продуктов реакции -- моно- и диглицеридов:

Качество пищевых жиров оценивается по составу полиненасыщенных жирных кислот. Ранее главной характеристикой биологической ценности жиросодержащего продукта питания считалось количество в нем линолевой кислоты, синтез которой в организме не осуществляется. В последующем было установлено, что имеет значение не только абсолютное количество линолевой кислоты, но и ее соотношение с другими полиненасыщенными жирными кислотами.

В настоящее время с целью оценки качества пищевых жиров рассчитывается коэффициент эффективности метаболизации полиненасыщенных жирных кислот (КЭМ). Его определяют в экспериментах на лабораторных животных, получающих в качестве основного корма пищевой продукт, биологическая ценность которого исследуется. По окончании эксперимента в липидах мембран клеток печени подопытных животных определяют количество всех полиненасыщенных жирных кислот. КЭМ выражает отношение количества арахидоновой кислоты (как главной разновидности жирных кислот в липидах нормально функционирующих клеточных мембран) к сумме всех других полиненасыщенных жирных кислот.

Для пищевых продуктов высокой биологической ценности значение КЭМ составляет 3-4 единицы. Уменьшение этих значений свидетельствует о снижении биологической ценности потребляемых пищевых продуктов по жирнокислотному составу.

У человека в качестве объекта изучения мембранных липидов могут быть использованы эритроциты. Значение КЭМ эритроцитарных липидов у практически здоровых лиц, получающих полноценное по жирнокислотному компоненту адекватное питание, находится в пределах 1,3-1,5 единиц.

Физико-химические показатели жиров

Насыщенные - имеют высокую температуру плавления => жиры (животн.) хорошо «плавятся» при высоких температурах.

Ненасыщенные (растительные жиры) - более низкая температура плавления. При контакте с кислородом воздуха окисляются по двойной связи => эти процессы быстрее протекают на свету при повышенной температуре, приводит к порче жиров.

20.Изменения жиров при хранении. Антиокислители, их значение

Характер и степень изменения жиров при хранении зависят от воздействия на них воздуха и воды, температуры и продолжительности хранения, а также от наличия веществ, способных вступать в химическое взаимодействие с жирами. Жиры могут претерпевать различные изменения - от инактивации содержащихся в них биологически активных веществ до образования токсичных соединений. При хранении различают гидролитическую и окислительную порчу жиров, нередко оба вида порчи протекают одновременно. Гидролитическое расщепление жиров протекает в процессе изготовления и хранения жиров и жиросодержащих продуктов. Жиры при определенных условиях реагируют с. водой, образуя глицерин и жирные кислоты: О

Степень гидролиза жиров характеризуется содержанием свободных жирных кислот, ухудшающих вкус и запах продукта.

При полном гидролитическом расщеплении молекулы триглицерида образуется одна молекула глицерина и три молекулы свободных жирных кислот.

Гидролиз жира может быть неферментативный и ферментативный. Неферментативный гидролиз зависит от количества растворенной в жиде воды, т.к. она принимает непосредственное участие в реакции. Ферментативный гидролиз жиров происходит под действием липаз, которые могли быть в сырье и сохранились в готовом продукте, а также в том случае, если в процессе хранения в жиры попала микрофлора.

При низких отрицательных температурах гидролитическое расщепление жиров не происходит. При пониженных температурах (около 0°С) скорость гидролиза ничтожна. Реакция гидролитического расщепления жиров ускоряется с повышением температуры, а также в присутствии щелочей и кислот. Наличие сопутствующих веществ (белков, липоидов и др.) увеличивает скорость гидролиза жира. В копченых колбасах, беконе, соленом шпике наблюдается глубокий гидролиз жиров при изготовлении и особенно при хранении. Количество свободных жирных кислот за первые два месяца хранения в них возрастает в 10-14 раз. Гидролитический распад жиров является одной из причин ухудшения качества пищевых продуктов. Особенно ускоряется этот процесс с повышением влажности хранящихся продуктов, температуры и активности липазы. Окисление жиров, или окислительное прогоркание, - это взаимодействие кислорода воздуха и остатков жирных кислот. Окисление жиров - наиболее распространенный вид порчи жиров во время хранения. Различают самоокисление (неферментативное или автоокисление) и ферментативное (называемое кетонным) окисление жиров. Самоокисление (автоокисление) протекает с большой скоростью при обычных температурах хранения. Оно связано со способностью жиров, и особенно их высоконепредельных жирных кислот, к радикальным реакциям. Процесс самоокисления жиров подразделяется на три периода. Первый период - индукционный, во время которого в жирах не обнаруживаются окислительные превращения, доступные химическому определению. Длительность этого периода, различная для жиров, показывает устойчивость жира к окислению.

Антиокислители

Антиокислители (антиоксиданты, ингибиторы окисления) замедляют процесс окисления пищевых продуктов, защищая таким образом жиры и жиросодержащие продукты от прогоркания, предохраняя фрукты, овощи и продукты их переработки от потемнения, замедляя ферментативное окисление вина, пива и безалкогольных напитков. В результате сроки годности этих продуктов увеличиваются в несколько раз.

Антиокислители замедляют процесс окисления путём взаимодействия с кислородом воздуха (не допуская его реакции с продуктом), прерывая реакцию окисления (дезактивируя активные радикалы) или разрушая уже образовавшиеся перекиси. При этом расходуются сами антиоксиданты, поэтому чем выше их дозировка, тем больше срок годности продукта. Но бесконечно срок годности увеличивать невозможно: концентрацию антиокислителя выше 0,02% поднимать нецелесообразно по технологическим и гигиеническим соображениям. Более эффективно применять смеси антиоксидантов, в которых они проявляют синергизм, и смеси антиоксидантов с синергистами.

Процесс окисления является самоускоряющимся. Поэтому чем раньше к продукту добавлен антиокислитель, тем большего эффекта от него можно ожидать. Наоборот, если скорость окисления уже достигла своего порогового значения, добавлять антиоксидант бесполезно.

Необходимым условием эффективного применения антиокислителей является обеспечение их полного растворения или диспергирования в продукте. Так как количество добавляемых в продукт антиоксидантов очень мало, эффективность их применения принципиально зависит от методов внесения их в продукт. Антиоксиданты вводят в жир в виде концентрированного раствора в небольшой его части. Пищевые продукты типа орехов обрабатывают напылением разбавленного раствора антиоксиданта в воде или масле, либо погружением продукта в концентрированный раствор антиоксиданта. Иногда антиокислители вносят непосредственно в продукт, но в этом случае велика вероятность их неравномерного распределения.

Изменения жиров в процессе производства продукции общественного питания, их влияние на пищевую ценность жиров.

При термическом окислении жиров происходит быстрое образование и распад перекисей, о чем свидетельствует скачкообразное изменение перекисного числа. Вода, попадающая в жир из обжариваемого продукта, не только испаряется, унося с собой летучие продукты распада, но и способствуют гидролизу жира. В результате накопления свободных жирных кислот кислотное число жира непрерывно увеличивается, причем не только вследствие гидролиза, но и за счет образования низкомолекулярных кислот при расщеплении перекисей. Йодное число уменьшается как вследствие окислительных реакций по месту двойных связей, так и за счет накопления высокомолекулярных веществ, поскольку оксикислоты, дикарбонильные вещества и соединения с сопряженными двойными связями способны к реакциям полимеризации и поликонденсации. О накоплении полимеров свидетельствует увеличение вязкости. При жарке пищевая ценность жира снижается вследствие уменьшения содержания в нем жирорастворимых витаминов, незаменимых жирных кислот, фосфатидов и других биологически активных веществ, а также за счет образования в них неусвояемых компонентов и токсических веществ.

Токсичность гретых жиров связана с образованием в них циклических мономеров и димеров.

21.Липоиды, их характеристика и роль в питании

Кроме жира, в клетке обычно присутствует довольно большое число веществ, обладающих, как и жиры, сильно гидрофобными свойствами. Эти вещества называются липоидами («липос» -- жир, «эйдос» -- вид, греч.).

ЛИПОИДЫ, группа веществ, различных по своему хим. строению, включающая жиры и вещества, напоминающие жиры нек-рыми физ. и химич. свойствами, особенно растворимостью, а именно--фосфатиды, стерины, цереброзиды, лецитин и холестерин

По химической структуре некоторые липоиды сходны с жиром. К таким липоидам относятся, например, фосфатиды. Фосфатиды обнаружены во всех клетках. Особенно много их содержится в желтке яйца, в клетках мозговой ткани.

Биологическая роль жира многообразна. Прежде всего, должно быть отмечено его значение как источника энергии. Жиры, как и углеводы, способны расщепляться в клетке до простых продуктов (СО2 и Н2О), и в ходе этого процесса освобождается большое количество энергии 38,9 кдж (9,3 ккал) на 1 г жира. Единственной пищей новорожденных у млекопитающих является молоко. Энергоемкость молока определяется главным образом содержанием в нем жира. Животные и растения откладывают жир в запас и расходуют его в случае необходимости. Это имеет значение для животных, приспособившихся к длительному лишению пищи, например для впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, лишенную' источников питания (верблюды в пустыне). Высокое содержание жира в семенах необходимо для обеспечения энергией развивающегося растения, пока в нем не укрепится и не начнет функционировать корневая система.

Кроме энергетической функции, жиры и липоиды выполняют структурные и защитные функции. Жиры и липоиды нерастворимы в воде. Тончайший их слой входит в состав клеточных мембран. Это создает препятствие для смешивания содержимого клетки с окружающей средой, а также содержимого отдельных частей клетки между собой.

Жир плохо проводит тепло. Он откладывается под кожей, образуя у некоторых животных (например, тюленей, китов) значительные скопления (толщиной до 1 л).



22.Углеводы, их классификация. Содержание в пищевых продуктах. Роль углеводов в питании

Углеводы (сахара, сахариды) -- органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп.

Углеводы:

1. моносахариды (альдозы, кетозы)

2. олигосахариды (дисахариды, трисахариды)

3. полисахариды (крахмал, пектин и т.д.)

Содержание в пищевых продуктах

Продукты с большим содержанием углеводов

К ним относятся только те продукты, которые содержат в себе более 50 % углеводов, и это:

Конфеты, шоколад, мармелад, пирожное, халва.

Сахар

Мед

Финики и изюм.

Сладкая выпечка

Варенье

Рисовая, гречневая, манная каши.

Макароны

Фасоль и горох.

Хлеб

Продукты со средним содержанием углеводов

Процентная доля углеводов в данных продуктах не превышает 20 %, и это:

Сладкие сырки

Мороженое

Овощи: картофель, свекла, кабачки, морковь, капуста, тыква.

Фрукты: персики, груши, яблоки, апельсины, арбуз, дыня.

Фруктовые соки

Продукты с низким содержанием углеводов

Продукты, которые содержат менее 5 % углеводов, и это:

Молочные продукты: молоко, сметана, кефир, творог.

Овощи: помидоры, огурцы, редис, салат, зеленый лук.

Грибы, но только свежие.

Лимоны

Роль углеводов в питании.

Углеводы являются эссенциальными компонентами рациона питания. Они определяют основной энергетический гомеостат организма, необходимы для биосинтеза многих углеродсодержащих полимеров. Углеводы используются в организме в качестве источника энергии для мышечной работы. За счет углеводов (при смешанном питании) вырабатывается примерно 60% суточной энергоценности организма, между тем как за счет белков и жиров (вместе взятых) вырабатывается лишь 40%. При высоких физических нагрузках потребность в углеводах увеличивается, соответственно, при малоподвижном образе жизни требуется гораздо меньшее количество углеводов. В целом человек потребляет углеводов в 4 раза больше, чем белков и жиров.

Углеводы являются сильным раздражителем внешней секреции поджелудочной железы. Они активно участвуют в процессе синтеза инсулина - важнейшего компонента в регуляции углеводного обмена. Углеводы необходимы для поддержания в организме нормального гомеостаза глюкозы.

Наибольшее содержание углеводов отмечается в зерновых продуктах (52-66%), сахаре и сахаросодержащих продуктах (14-26%), клубне- и корнеплодах (8-10%), овощах и фруктах (5-7%).



23.Моносахариды, их характеристика

Моносахариды - органические соединения, одна из основных групп углеводов; самая простая форма сахара.

Моносахариды (простые сахара, мономеры) - это структурная единица любых углеводов, они не могут быть гидролизованы до более простых форм углеводов.

Моносахариды относятся к гетерофункциональным соединениям, в состав которых входят оксогруппа и несколько гидроксильныхгрупп. Среди них наиболее распространены полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны. Однако встречаются также соединения, содержащие и другие функциональные группы и отличающиеся другими особенностями строения.

Если моносахариды содержат альдегидную группу, то они называются альдозами(I), если кетонную группу, то - кетозами (II). Для названий моносахаридов используется суффикс-оза, например, глюкоза.

Физические свойства:

Моносахариды - твердые кристаллические вещества, обычно бесцветные, некоторые обладают сладким вкусом.

Гигроскопичны, хорошо растворяются в воде, образуя растворы и сиропы. Альдозы и кетозы также хорошо растворимы в диметилформамиде, хуже - в спирте, нерастворимы в неполярных растворителях (эфир, гексан и т.д.). Водные растворы моносахаридов имеют нейтральную реакцию на лакмус.

*1* Рибоза - C5H10О5 - входит в состав рибонуклеиновой кислоты, аденозида, нуклеотидов и др. биологически важных веществ. Рибоза является компонентом РНК и используется при генетической транскрипции.

*2* Производная рибозы -- дезоксирибоза является компонентом ДНК. Вместе с азотистым основанием и остатком фосфорной кислоты образует нуклеотид.

*3* Глюкоза (альфа-, бета-) - в составе фруктов, ягод и овощей

*4* Фруктоза - /-/ + мед.

24.Олигосахариды, их характеристика

Олигосахариды - это олигомеры, состоящие из нескольких (не более 10) мономеров -- моносахаридов, связанных между собой гликозидной связью.

Они делятся по числу моносахаридов в молекуле на дисахариды, трисахариды и т.д.

Дисахариды состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных между собой

О-гликозидной связью. Если один полуацетальный гидроксил остается свободным, а дисахариды проявляют альдегидные свойства, то такие дисахариды называются восстанавливающими. Если же связь между двумя остатками моносахаридов осуществляется посредством обоих полуацетальных гидроксилов, то для таких дисахаридов альдегидные свойства не характерны и они называются не восстанавливающими. (восстанавливающие: целлобиоза, лактоза, мальтоза;

не восстанавливающие: сахароза, трегалоза)

Физические свойства: Дисахариды, как и моносахариды, представляют собой кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, плохо - в спирте и практически не растворимы в неполярных органических растворителях.

*1* Сахароза - содержится в сахаре (а-глюкоза и в-фруктоза)

*2* Мальтоза - солодовый сахар. Содержится в солоде - пророщенных, высушенных и размолотых зернах ячменя.

*3* Лактоза - молочный сахар. Содержится в молоке млекопитающих от 4 до 6%.



25.Свойства сахаров, проявляющиеся при хранении пищевых продуктов

Свойства сахаров, изменяющиеся в технологиях производства продуктов питания, и их влияние на качество продукции.

Крахмал. Содержание в продуктах питания. Строение крахмальных зерен. Химический состав.

Картофель - 22 - 25% на 100 гр веса, Ячмень содержит 71%, просо -- 56%, рожь - 62%, пшеница 67%, кукуруза 50-60%, рисе 80-83 %

Крахмальное зерно состоит из частиц крахмальных полисахаридов, радикально расположенных и образующих зачатки кристаллической структуры. Благодаря этому кристальное зерно обладает анизотропностью (двойным лучепреломлением)

Образующие зерно слои неоднородны: устойчивые к нагреванию чередуются с менее устойчивыми, более плотные с менее плотными. Наружный слой более плотный, чем внутренний, и образует оболочку зерна. Все зерно пронизано парами и благодаря эому способно поглощать влагу. Большинство видов крахмала содержит 15-20% амилозы и 80-85% амилопектина.

Подавляющая часть крахмальных зерен приходится на амилозу и амилопектин - полисахариды, в основе которых лежит глюкоза (97-99%) . Молекула амилозы - неразветвленная (или слабо разветвленная) цепь из 1,4-связанных остатков глюкопиранозы. Молекула амилопектина - разветвленная цепь из остатков глюколиранозы, связанных в остатках цепей связями a-1,4, а в точках ветвления - a-1,6

Свойства крахмала, изменяющиеся при хранении продуктов питания.

Свойства крахмала, изменяющиеся при производстве продукции общественного питания.

Модифицированные крахмалы. Их применение и влияние на качество продуктов питания.

Модифицированный крахмал - это специально обработанный крахмал, который благодаря своему составу лучше усваивается. Он может использоваться в производстве детского питания, кетчупа, соусов, майонезов, мясных продуктов обеспечивая густоту продукции. Модифицированный крахмал производят из натурального кукурузного или картофельного крахмала и им добиваются заранее запланированных свойств, например, рассыпчатости, долгого хранения или отсутствия запаха.

Неусваиваемые углеводы. Содержание в пищевых продуктах. Их роль в питании. Свойства.

Неусваиваемые углеводы:

¦ целлюлозные полисахариды (целлюлоза и гемицеллюлоза - в клеточных оболочках; пектиновые вещества - во фруктах, овощах, корнеплодах; лигнин - в клеткахсосудистых растений и некоторых водорослях)

¦ нецелюлозные полисахариды (камеди, слизи, полисахариды водорослей, ксантан)

¦ олигосахариды (трисахариды - рафиноза- (сахарная свёкла, семена хлопчатника; рамноза, чотирисахариды - стахиоза - в фасоли, сое, красном клевере и зеленой фасоли).

Молекулы глюкозы являются строительным материалом для растительных клеток - целлюлозы (клетчатки), которая находится в составе клеточных стенок всех растений, придавая им прочность.

Гемицеллюлоза составляет каркас клеточных стенок растительных тканей, а также совместно с лигнином является цементирующим материалом. Лигнины связывают соли желчной кислоты и иные органические вещества. Пектины помогают выводить токсины из организма.

Пищевые волокна необходимы для нормальной работы ЖКТ:

стимулируют перистальтику, увеличивают объем стула, что способствует профилактики запоров;

связывают в кишечнике холестерин и выводят его из организма;

уменьшают риск развития дивертикулита и других воспалительных процессов;

укрепляют иммунную систему путем вывода из кишечника колоний болезнетворных бактерий;

ускоряют выведение желчи, которая образует желчные камни;

выводят из организма бактериальные токсины.

26.Пектиновые вещества и камеди. Содержание в пищевых продуктах. Значение в питании. Свойства. Их применение в производстве продуктов питания

Гликозиды. Содержание в пищевых продуктах. Их роль в питании.

Ферменты сырья и пищевых продуктов, их значение. Химическая природа ферментов.

Все ферменты это белки с молекулярной массой от 15 000 до нескольких млн Да. По химическому строению различают простые ферменты (состоят только из АК) и сложные ферменты (имеют небелковую часть или простетическую группу). Белковая часть носит название - апофермент, а небелковая, если она связана ковалентно с апоферментом, то называется кофермент, а если связь нековалентная (ионная, водородная) - кофактор. Функции простетической группы следующие: участие в акте катализа, осуществление контакта между ферментом и субстратом, стабилизация молекулы фермента в пространстве.

В роли кофактора обычно выступают неорганические вещества - ионы цинка, меди, калия, магния, кальция, железа, молибдена.

Классификация и номенклатура ферментов

Ферменты по их функциям классифицируют следующим образом:

1. Оксидоредуктазы -- окислительно-восстановительные ферменты;

2. Трансферазы -- ферменты, катализирующие перенос атомных группировок (например, остатков фосфорной кислоты, моносахаров, аминокислот) от одного соединения к другому;

3. Гидролазы -- ферменты, катализирующие расщепление органических соединений при участии воды;

4. Лиазы -- ферменты, катализирующие отщепление каких-либо групп от соединений;

5. Изомеразы -- ферменты, катализирующие превращения органических соединений в их изомеры;

6. Лигазы (синтетазы) -- ферменты, катализирующие соединение двух молекул с расщеплением пирофосфатной связи в нукле-озидтрифосфатах.

27.Оксидоредуктазы. Характер их действия. Роль при хранении и производстве продуктов питания

ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ, класс ферментов, катализирующих обратимые окислит.-восстановит. р-ции, в к-рых происходит перенос восстановит. эквивалентов (двух атомов Н, двух электронов или гидрид-иона Н-) от восстановителя (спе-цифич. субстрат р-ции) к окислителю (относительно не-специфич. субстрат), напр.:

АН 2 - восстановитель, В - окислитель

Гидролитические ферменты. Их роль при хранении и в технологиях пищевых продуктов

Для отрасли пищевой промышленности наибольший интерес представляют три подкласса ферментов класса гидролаз. Это ферменты, действующие на сложноэфирные связи - эстеразы; действующие на гликозидные соединения - гликозидазы и действующие на пептидные связи - протеазы.

На качество сырья и продуктов переработки влияют ферменты сопутствующей микрофлоры сырья, многие виды которой обладают высокой активностью гидролитических ферментов. Такие виды вызывают быструю порчу сырья, а получаемые из поврежденного сырья продукты имеют низкое качество.

28.Ферментные препараты. Их применение в пищевых технологиях. Иммобилизованные ферменты. Их применение

Пищеварительные ферментные препараты - лекарственные средства, способствующие улучшению процесса пищеварения и включающие в свой состав пищеварительные ферменты (энзимы). Пищеварительные ферментные препараты применяются при нарушениях секреции эндогенных (внутреннего происхождения) ферментов; нарушениях процесса пищеварения различной степени выраженности, которые встречаются практически при всех заболеваниях желудочно-кишечного тракта; желчевыводящих путей, заболеваниях поджелудочной железы, широко применяются при различной гастроэнтерологической патологии.

ФЕРМЕНТЫ ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ, ферменты, связанные посредством своих свободных реакционноспособных групп с нерастворимыми в воде носителями и сохраняющие частично или полностью свои каталитические свойства. В пищевой промышленности с участием иммобилизованных ферментов идут процессы получения глюкозо-фруктовых сиропов, глюкозы, яблочной и аспарагиновой кислоты, оптически активных L- аминокислот, диетического безлактозного молока, сахаров из молочной сыворотки и др.



29.Витамины, их значение в питании. Содержание в пищевых продуктах. Рекомендуемая суточная потребность в витаминах

Витамины -- необходимые для нормальной жизнедеятельности низкомолекулярные органические соединения с высокой биологической активностью, которые не синтезируются (или синтезируются в недостаточном количестве) в организме и поступают в организм с пищей. Содержание витаминов в продуктах, однако, значительно ниже, чем основных нутриентов -- белков, жиров и углеводов, и не превышает, как правило, 10-100 мг/100 г продукта.

Биологическая роль водорастворимых витаминов определяется их участием в построении различных коферментов. Биологическая ценность жирорастворимых витаминов в значительной мере связана с их участием в контроле функционального состояния мембран клетки и субклеточных структур. Необходимость водо- и жирорастворимых витаминов для нормального течения различных биологических процессов предопределяет развитие выраженных нарушений деятельности органов и систем при дефиците любого из витаминов.

Таблица

Витамин	Химическое название	Продукты, содержащие витамин	Последствия авитаминоза
A	Ретинол	Рыбий жир, печень, яйца, масло, молоко, овощи	Ухудшение зрения, сухость кожи, выпадение волос
B1	Тиамин	Дрожжи, постное мясо, пшеничная мука, рисовые отруби	Расстройство нервной системы и пищеварения
B2	Рибофлавин	Дрожжи, печень, сыр, почки, пшеничные зародыши	Поражения кожи, глаз и слизистых оболочек, расстройство нервной системы, общая слабость
B3	Пантотеновая кислота	Дрожжи, печень, бобы, яичный желток, грибы, земляные орехи	Остановка роста, дерматит
B5 (PP)	Никотиновая кислота	Дрожжи, печень, хлеб, постное мясо, рыба, грибы, рисовые отруби	Пеллагра
B6	Пиридоксин	Дрожжи, рисовые отруби, печень, пшеничные зародыши, картофель	Анемия, дерматит, остановка роста, отит
B9	Фолиевая кислота	Печень, дрожжи, овощи, молоко	Малокровие
B11, B12	Коболамины	Печень, мясо, молоко	Злокачественное малокровие
B15	Пангамовая кислота	Печень, дрожжи, кровь, зерновые отруби	-
C	Аскорбиновая кислота	Свежие фрукты и овощи, особенно лимоны, черная смородина, апельсины, помидоры, плоды шиповника, картофель	Ослабление общего иммунитета, цинга
D	Кальциферол	Дрожжи, печень трески, яйца	Рахит
E	Токоферолы	Неочищенные зерновые продукты, зелень, растительное масло, семена яблок	-
F	Липотропный витамин	Семена льна, подж. железы убойного скота	Расстройства липидного обмена веществ
H	Биотин	Дрожжи, печень, молоко, яичный желток, земляные орехи, , овощи, зерно, грибы	Воспаление кожи, потеря аппетита, утомление, боли в мышцах
K	Филлохинон	Рыба, зелень, печень	Самопроизвольное кровотечение

Таблица

Витамин	Суточная потребность
Витамин А (ретинола ацетат, ретинола пальмитат) и каротин	1,5 - 2,5 мг
Витамин С (аскорбиновая кислота)	70 - 100 мг
Витамин В1 (тиамин)	1,5 - 2,0 мг
Витамин В2 (рибофлавин)	2,5 - 3,5 мг
Витамин В3 (PP, ниацин, никотиновая кислота)	15,0 - 25,0 мг
Витамин В5 (пантотеновая кислота)	5,0 - 15,0 мг
Витамин В6 (пиридоксин)	2,0 - 3,0 мг
Витамин В9 (фолацин)	0,2 - 0,4 мг
Витамин В12 (цианокобаламин)	2,0 мкг
Витамин D	2,5 - 10 мкг
Витамин Е (токоферол)	10,0 - 20,0 мг
Витамин К	1,8 - 2,2 мг
Витамин Р (рутин, цитрин)	25,0 мг
Биотин	0,15 - 0,50 мг
Холин	4 - 6 г
Инозитол	4 - 8 г
Параамино-бензойная кислота	точная доза не установлена
Фолиевая кислота	0,1 мг

Классификация витаминов

По химическому строению и физико-химическим свойствам (в частности, по растворимости) витамины делят на 2 группы.

А. Водорастворимые

Витамин В1 (тиамин);

Витамин В2 (рибофлавин);

Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, витамин В3);

Пантотеновая кислота (витамин В5);

Витамин В6 (пиридоксин);

Биотин (витамин Н);

Фолиевая кислота (витамин Вс, В9);

Витамин В12 (кобаламин);

Витамин С (аскорбиновая кислота);

Витамин Р (биофлавоноиды).

Б. Жирорастворимые

Витамин А (ретинол);

Витамин D (холекальциферол);

Витамин Е (токоферол);

Витамин К (филлохинон).

Водорастворимые витамины при их избыточном поступлении в организм, будучи хорошо растворимыми в воде, быстро выводятся из организма.

Жирорастворимые витамины хорошо растворимы в жирах и легко накапливаются в организме при их избыточном поступлении с пищей. Их накопление в организме может вызвать расстройство обиена веществ, называемое гипервитаминозом, и даже гибель организма.

30.Водорастворимые витамины. Их роль для организма человека. Основные источники. Суточная потребность

1.Витамин B1 (тиамин). Структура витамина включает пиримидиновое и тиазоловое кольца, соединённые метановым мостиком.

Источники. Витамин В1 - первый витамин, выделенный в кристаллическом виде К. Функом в 1912 г. Он широко распространён в продуктах растительного происхождения (оболочка семян хлебных злаков и риса, горох, фасоль, соя и др.). В организмах животных витамин В1, содержится преимущественно в виде дифосфорного эфира тиамина (ТДФ); он образуется в печени, почках, мозге, сердечной мышце путём фосфорилирования тиамина при участии тиаминкиназы иАТФ.

Суточная потребность взрослого человека в среднем составляет 2-3 мг витамина В1. Но потребность в нём в очень большой степени зависит от состава и общей каяорийнос-ти пищи, интенсивности обмена веществ и интенсивности работы. Преобладание углеводов в пище повышает потребность организма в витамине; жиры, наоборот, резко уменьшают эту потребность.

Биологическая роль витамина В, определяется тем, что он входит в состав как минимум трёх ферментов и ферментных комплексов. Основной, наиболее характерный и специфический признак недостаточности витамина В1- полиневрит, в основе которого лежат дегенеративные изменения нервов. Вначале развивается болезненность вдоль нервных стволов, затем - потеря кожной чувствительности и наступает паралич (бери-бери). Второй важнейший признак заболевания - нарушение сердечной деятельности, что выражается в нарушении сердечного ритма, увеличении размеров сердца и в появлении болей в области сердца. К характерным признакам заболевания, связанного с недостаточностью витамина В1относят также нарушения секреторной и моторной функций ЖКТ; наблюдают снижение кислотности желудочного сока, потерю аппетита, атонию кишечника.

2. Витамин В6(пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин) В основе структуры витамина В6 лежит пиридиновое кольцо. Известны 3 формы витамина В6, отличающиеся строением замещающей группы у атома углерода в п-положении к атому азота. Все они характеризуются одинаковой биологической активностью.

Источники витамина В6 для человека - такие продукты питания, как яйца, печень, молоко, зеленый перец, морковь, пшеница, дрожжи. Некоторое количество витамина синтезируется кишечной флорой.

Суточная потребность составляет 2-3 мг.

Биологические функции. Все формы витамина В6 используются в организме для синтеза кофер-ментов: пиридоксальфосфата и пиридоксаминфосфата. Коферменты образуются путём фос-форилирования по гидроксиметильной группе в пятом положении пиримидинового кольца при участии фермента пиридоксалькиназы и АТФ как источника фосфата.

Пиридоксалевые ферменты играют ключевую роль в обмене аминокислот: катализируют реакции трансаминирования и декарбоксилирования аминокислот, участвуют в специфических реакциях метаболизма отдельных аминокислот: серина, треонина, триптофана, серосодержащих аминокислот, а также в синтезе тема (см. разделы 9, 12).

Клинические проявления недостаточности витамина. Авитаминоз В6 у детей проявляется повышенной возбудимостью ЦНС, периодическими судорогами, что связано, возможно, с недостаточным образованием тормозного медиатора ГАМК (см. раздел 9), специфическими дерматитами. У взрослых признаки гиповитаминоза В6 наблюдают при длительном лечении туберкулёза изониазидом (антагонист витамина В6). При этом возникают поражения нервной системы (полиневриты), дерматиты.

3. Витамин С (аскорбиновая кислота). Аскорбиновая кислота - лактон кислоты, близкой по структуре к глюкозе. Существует в двух формах: восстановленной (АК) и окисленной (дегидроаскорбиновой кислотой, ДАК).

Обе эти формы аскорбиновой кислоты быстро и обратимо переходят друг в друга и в качестве коферментов участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Аскорбиновая кислота может окисляться кислородом воздуха, пероксидом и другими окислителями. ДАК легко восстанавливается цистеином, глутатионом, сероводородом. В слабощелочной среде происходят разрушение лактонового кольца и потеря биологической активности. При кулинарной обработке пищи в присутствии окислителей часть витамина С разрушается.

Источники витамина С - свежие фрукты, овощи, зелень (табл. 3-1).

Суточная потребность человека в витамине С составляет 50-75 мг.

Биологические функции. Главное свойство аскорбиновой кислоты - способность легко окисляться и восстанавливаться. Вместе с ДАК она образует в клетках окислительно-восстановительную пару с редокс-потенциалом +0,139 В. Благодаря этой способности аскорбиновая кислота участвует во многих реакциях гидроксилирования: остатков Про и Лиз при синтезе коллагена (основного белка соединительной ткани), при гидроксилировании дофамина, синтезе стероидных гормонов в коре надпочечников (см. разделы 9, 11).

Клинические проявления недостаточности витамина С. Недостаточность аскорбиновой кислоты приводит к заболеванию, называемому цингой (скорбут). Цинга, возникающая у человека при недостаточном содержании в пищевом рационе свежих фруктов и овощей. Это заболевание связано с недостатком в пище витамина С. Болеют цингой только человек, приматы и морские свинки. Главные проявления авитаминоза обусловлены в основном нарушением образования коллагена в соединительной ткани. Вследствие этого наблюдают разрыхление дёсен, расшатывание зубов, нарушение целостности капилляров (сопровождающееся подкожными кровоизлияниями). Возникают отёки, боль в суставах, анемия. Анемия при цинге может быть связана с нарушением способности использовать запасы железа, а также с нарушениями метаболизма фолиевой кислоты.

31.Жирорастворимые витамины. Их роль для организма человека. Основные источники. Суточная потребность

1. Витамин А (ретинол) - циклический, ненасыщенный, одноатомный спирт.

Источники. Витамин А содержится только в животных продуктах: печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, молочных продуктах; особенно богат этим витамином рыбий жир. В растительных продуктах (морковь, томаты, перец, салат и др.) содержатся каротиноиды, являющиеся провитаминами А. В слизистой оболочке кишечника и клетках печени содержится специфический фермент каротиндиоксигеназа, превращающий каротиноиды в активную форму витамина А.

Суточная потребность витамина А взрослого человека составляет от 1 до 2,5 мг витамина или от 2 до 5 мг р-каротинов. Обычно активность витамина А в пищевых продуктах выражается в международных единицах; одна международная единица (ME) витамина А эквивалентна 0,6 мкг в-каротина и 0,3 мкг витамина А.

Биологические функции витамина А. В организме ретинол превращается в ретиналь и ретиноевую кислоту, участвующие в регуляции ряда функций (в росте и дифференцировке клеток); они также составляют фотохимическую основу акта зрения.

Наиболее детально изучено участие витамина А в зрительном акте (рис. 3-3). Светочувствительный аппарат глаза - сетчатка. Падающий на сетчатку свет адсорбируется и трансформируется пигментами сетчатки в другую форму энергии. У человека сетчатка содержит 2 типа рецепторных клеток: палочки и колбочки. Первые реагируют на слабое (сумеречное) освещение, а колбочки - на хорошее освещение (дневное зрение). Палочки содержат зрительный пигмент родопсин, а колбочки - йодопсин. Оба пигмента - сложные белки, отличающиеся своей белковой частью. В качестве кофермента оба белка содержат 11-цисретиналь, альдегидное производное витамина А.

Ретиноевая кислота, подобно стероидным гормонам, взаимодействует с рецепторами в ядре клеток-мишеней. Образовавшийся комплекс связывается с определёнными участками ДНК и стимулирует транскрипцию генов (см. раздел 4). Белки, образующиеся в результате стимуляции генов под влиянием ретиноевой кислоты, влияют на рост, дифференцировку, репродукцию и эмбриональное развитие (рис. 3-4).

Основные клинические проявления гиповитаминоза А. Наиболее ранний и характерный признак недостаточности витамина А у людей и экспериментальных животных - нарушение сумеречного зрения (гемералопия, или "куриная" слепота). Специфично для авитаминоза А поражение глазного яблока - ксерофтальмия, т.е. развитие сухости роговой оболочки глаза как следствие закупорки слёзного канала в связи с ороговением эпителия. Это, в свою очередь, приводит к развитию конъюнктивита, отёку, изъязвлению и размягчению роговой оболочки, т.е. к кера-томаляции. Ксерофтальмия и кератомаляция при отсутствии соответствующего лечения могут привести к полной потере зрения.

2. Витамины К (нафтохиноны)

Витамин К существует в нескольких формах в растениях как филлохинон (К1), в клетках кишечной флоры как менахинон (К2).

Источники витамина К - растительные (капуста, шпинат, корнеплоды и фрукты) и животные (печень) продукты. Кроме того, он синтезируется микрофлорой кишечника. Обычно авитаминоз К развивается вследствие нарушения всасывания витамина К в кишечнике, а не в результате его отсутствия в пище.

Суточная потребность в витамине взрослого составляет 1-2 мг. Биологическая функция витамина К связана с его участием в процессе свёртывания крови (рис. 3-6). Он участвует в активации факторов свёртывания крови: протромбина (фактор II), проконвертина (фактор VII), фактора Кристмаса (фактор IX) и фактора Стюарта (фактор X). Эти белковые факторы синтезируются как неактивные предшественники. Один из этапов активации - их карбокси-лирование по остаткам глутаминовой кислоты с образованием у-карбоксиглутамино-вой кислоты, необходимой для связывания ионов кальция (см. раздел 13). Витамин К участвует в реакциях карбоксилирования в качестве кофермента.

Для лечения и предупреждения гиповитаминоза К используют синтетические производные нафтохинона: менадион, викасол, синкавит.

Основное проявление авитаминоза К - сильное кровотечение, часто приводящее к шоку и гибели организма.



32.Витаминоподобные соединения. Их функции в организме. Характеристика отдельных соединений. Суточная потребность

Витаминоподобные соединения относятся к биологически активным соединениям, выполняющим различные и разнообразные функции в организме. Их можно разделить на несколько групп.

Таблица. Витаминоподобные содинения

Технологическая функция	Наименование соединения
Нез. пищевые вещества с пласт. функцией	Холин; инозит (миоинозит, мезоинозит)
Биологически активные вещества, синтезируемые в организме человека	Липоевая кислота; оротовая кислота; карнитин
Фармакологически активные вещества пищи	Биофлавониды; метилмет. (витамин U); пангамовая кислота (витамин В15)
Факторы роста микроорганизмов	Парааминобензойная кислота

Ориентировочная суточная потребность человека в витаминоподобных соединениях, потребление которых официальными норамами не регламнетируется.

Таблица.

Витаминоподобные соединения	Суточная потребность
Витамин Р (биофлавониды)	30 - 50 мг
Витамин В4 (холин)	150 - 1000 мг
Витамин В8 (инозит)	500 - 1500 мг
Витамин N (липоевая кислота)	0,5 - 2 мг
Витамин В15 (пангамовая кислота)	150 - 300 мг
Витамин В13 (оротовая кислота)	0,5 - 1,5 до 3 г
Витамин В10 (ПАБК)	Не установлена
Витамин В11 (карнитин)	Не установлена
Витамин U (S мктилметионин сульфоний хлорид)	Не установлена

1. Витамин Р усиливает биологический эффект витамина С, уменьшает проницаемость капилляров, обладает антиаритмическим, антигипертензивным, антиоксидантными и другими свойствами. Термин «витамин Р» объединяет группу биологически активных соединений растительного происхождения, называемых биофлавонидами.

Биофлавониды являются одним из основных компонентов продуктов растительного происхождения. Известно около 5000 природных флавонидов. Р-витаминные свойства проявляют флаваноны (гесперидин, эриодиктинол), флавонолы (рутин, кверцетин, кверцитрин, изокврцитрин, мирицетин), халконы, дигидрохалконы, катехины, антосианины, лейкоантоцианы, кумарины, бензофеноны и галловая кислота.

Основными источниками биофлавонидов являются (мг/100 г): черноплодная рябина - 4000, черная смородина - 1500, шиповник - 680, лимоны и апельсины - 500, петрушка - 157, салат - 139 и другие овощи.

Недостаток витамина Р приводит к повышению проницаемости стенок капилляров и появлению точечных кровоизлияний на коже, особенно у волосяных мешочков. Для профилактики гиповитаминоза рекомендуются те же мероприятия, что и для предупреждения гиповитаминоза аскорбиновой кислоты

2. Витамин В13 (оротовая кислота) оказывает стимулирующее влияние на белковый обмен, благоприятно воздействует на функциональное состояние печени.

Основными пищевыми продуктами, содержащими витамин В13, являются дрожжи, печень, молоко и молочные продукты.

Недостаток оротовой кислоты приводит к нарушению белкового обмена, синтеза метионина, обмена фолацина и превращений пантотеновой кислоты. Роль оротовой кислоты в обмене веществ предопределила области ее использования в медицине. Так, она применяется при лечении гематологических заболеваний, гепатитов и подагре. Способность оротовой кислоты стимулировать синтез белка используется при вскармливании недоношенных младенцев.



33.Применение синтетических витаминов в производстве продуктов питания. Значение витаминизации продуктов питания

Витаминизация пищевых продуктов - обогащение пищевых продуктов и готовой пищи витаминами с целью повышения их биологической ценности. В пищевой промышленности проводится витаминизация муки (тиамином, рибофлавином и никотиновой кислотой), молока, сахара-рафинада (аскорбиновой кислотой), некоторых сортов маргарина (ретинолом). На предприятиях молочной промышленности для детей грудного возраста, находящихся на искусственном вскармливании, готовят сухие и жидкие молочные продукты, обогащенные комплексом витаминов - А, Е, D, С, Bj, В6.

Кислоты пищевых продуктов, их характеристика. Содержание в пищевых продуктах. Значение в питании.

Кислотность пищевых продуктов относится к важнейшим характеристикам продовольственного сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Кислотность определяется в подавляющем большинстве продуктов, за очень редким исключением, например, она не определяется в сахаре-песке, шоколаде и в ряде других продуктов. Кислотность продуктов во многом характеризует доброкачественность продуктов, поскольку при неблагоприятных условиях хранения или нарушениях параметров технологического процесса кислотность повышается.

Кислотность имеет большое значение для оценки качества пищевых продуктов. Повышенная кислотность может характеризовать их несвежесть и недоброкачественность.

Роль пищевых кислот при хранении и производстве продуктов питания. Нормируемый показатель качества: титруемая кислотность. Приведите примеры. Фенольные соединения, их классификация и значение.

ФЕНОЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ -- вещества ароматической природы, которые содержат одну или несколько гидроксильных групп, связанных с атомами углерода ароматического ядра. Среди продуктов вторичного происхождения

Все фенольные соединения подразделяются на две основные группы: гидролизуемые и конденсированные. Гидролизуемые фенольные соединения. В них бензольные ядра обычно соединены при помощи атомов кислорода сложноэфирными или гликозидными связями. Эти смеси непрочные, и фенольные соединения при ферментативном или кислотном гидролизе легко распадаются на основные вещества. К гидролизуемым фенольным соединениям относятся сложные эфиры фенолкарбоновых кислот с другими кислотами (депсиды); сложные эфиры фенолкарбоновых кислот с галловой кислотой, многоатомными спиртами, а также сахарами; эллаговые фенольные соединения, в которых эллаговая кислота (а не галловая) соединена с сахарами или другими веществами сложноэфирной или гликозидной связью. Конденсированные фенольные соединения. В них все входящие в молекулу фенолы соединены между собой не слабыми кислородными, а прочными углеродными связями. Поэтому при нагревании с разбавленными кислотами они не распадаются на простые составные части, а, наоборот, конденсируются в сравнительно высокомолекулярные фенольные соединения красновато-коричневого цвета.

Фенольные компоненты содержатся как активные вещества, определяющие вкус, во многих пищевых продуктах. Это, например, чай, плоды цитрусовых, яблоки, груши, сливы, персики, вишни, абрикосы, крыжовник, смородина, черника, виноград, зерновые продукты, хмель, кофе, какао и т. д. Дубильные вещества содержатся во фруктовых соках, пиве, вине.

Содержание фенольных соединений в пищевых продуктах. Свойства фенольных соединений.

Дубильные вещества, их характеристика. Содержание в пищевых продуктах. Свойства, влияние на качество продуктов питания.

Дубильными веществами называются высокомолекулярные, генетически связанные между собой природные фенольные соединения, обладающие дубящими свойствами

Дубильные вещества находятся в плодах, овощах, продуктах их переработки, в чае, вине и др. Наиболее богаты ими чай зеленый (от 10 до 30%) и черный (от 5 до 17% в пересчете на сухое вещество), терн (1,7%), хурма (до 1,5%), кизил, айва (0,6%), черная смородина (0,4%) и др. Мало дубильных веществ в овощах (сотые доли процента). Дубильные вещества участвуют в образовании вкуса продуктов. Значительное содержание их в продуктах (в чае, черемухе, терне и др.) придает вяжущий вкус.

34.Ароматообразующие летучие вещества. Их характеристика. Содержание в пищевых продуктах. Значение в питании

...