Курс лекций по "Технология"

        Магния в организме содержится меньше, но он входит в состав некоторых ферментов. Встречается магний в растительных продуктах - абрикосах, персиках, цветной капусте, помидорах, картофеле.

      Минеральные вещества способствуют поддержанию  в организме кислотно-щелочного равновесия. Концентрация ионов водорода (pH) в плазме крови здорового человека колеблется в пределах 7,38- 7,51. При составлении пищевого рациона необходимо подбирать продукты так, чтобы щелочные элементы несколько преобладали над кислотными. Щелочные элементы преимущественно содержатся в растительных продуктах и молоке, кислотные - в продуктах животного происхождения.

      К микроэлементам  относятся медь, цинк, кобальт, марганец, йод, фтор и другие. Микроэлементы в зависимости от их роли в организме подразделяют на: жизненно необходимые (медь, марганец, кобальт, цинк, йод); функционально полезные (молибден, фтор, селен); вредные и токсичные (свинец, ртуть, мышьяк, соли тяжелых металлов). Микроэлементы участвуют в обмене веществ и служат материалом для построения ферментов, гормонов, витаминов.  
      В сутки человеку требуется 20-30 г минеральных веществ. Источниками минеральных веществ наряду с пищевыми продуктами могут быть непищевые добавки, посторонние примеси минерального происхождения, пестициды. В пищевых продуктах не должно быть солей свинца, ртути, мышьяка, тяжелых металлов; содержание солей меди, олова, никеля, металлопримесей и песка строго нормируется.

      О содержании минеральных веществ в пищевых продуктах судят по количеству золы, получаемой при полном сгорании навески продукта. Зольность характеризует качество и определяет сорт продукта. Показатель зольности внесен в требования стандартов на многие виды пищевых продуктов. По зольности оценивают пищевую ценность продуктов.

      В технологии пищевых производств  минеральные вещества используют в качестве:  
- антисептиков (сернистый ангидрид и сернистая кислота);

- химических  разрыхлителей (карбонат аммония,  гидрокарбонат натрия);  
- катализаторов (хлористый водород, соляная кислота, серная кислота);  
- нейтрализаторов (гидроксид натрия, гидроксид кальция);  
- биостимуляторов (сульфат аммония, диаммоний фосфат, ортофосфорная     кислота,  хлорид калия, карбамид, сульфат магния);  
- адсорбентов (карбонат кальция, фильтроперлит, силикагель, алюмогель, бентонитовые глины);

- ингибиторов  и активаторов брожения теста. 

       
   Лекция 3.

      Органические  вещества

      У г л е в о д ы образуются при фотосинтезе в зеленых листьях растений из углекислого газа воздуха и воды. На долю углеводов приходится до 90 % сухого вещества растительных продуктов иоколо 2 % сухого вещества продуктов животного происхождения. Они являются основным источником энергии и занимают в рационе питания первое место (около 56 %). Углеводы также служат пластическим материалом, оказывают тонизирующее действие на центральную нервную систему, участвуют в обмене веществ, выполняют защитные функции.  
      В зависимости от строения молекул углеводы делятся на моносахариды (простые сахара), ?лигосахариды (сахароподобные сложные углеводы) и полисахариды (несахароподобные сложные углеводы); по пищевой ценности на усвояемые и неусвояемые. К усвояемым углеводам относятся моносахариды, олигосахариды, полисахариды (крахмал, продукты его гидролиза, гликоген); к неусвояемым - клетчатка, гемицеллюлоза, пектиновые вещества.

      М о н о с а  х а р и д  ы представлены альдо- и кетоспиртами, включают пентозы и гексозы.

      Пентозы содержат пять углеродных атомов. Пентозы арабиноза, ксилоза и рамноза входят в состав сложных полисахаридов пентозанов, содержащихся в оболочках зерна хлебных злаков, в стержне кукурузных початков, в плодах и овощах. Их содержание в муке пшеничной высшего сорта - 2 %, обойной - 8 %, ржаной - до 10 %. Структурная формула пентоз С₅Н₁₀О₅, в пентозанах содержатся в виде ангидридов С₄Н₈О₄. Пентозаны способны набухать, поглощая 8-кратное количество воды, образуя студни; организмом человека не усваиваются. Пентозы рибоза и дезоксирибоза служат строительным материалом при синтезе нуклеиновых кислот РНК и ДНК.

      Гексозы имеют общую формулу С₆Н₁₂О₆. Важнейшие представители глюкоза, фруктоза и галактоза.

      Глюкоза и фруктоза содержатся в плодах, овощах, меде. Глюкоза входит в состав олигосахаридов и полисахаридов, в чистом виде усваивается лучше всех других углеводов. Важнейшим потребителем глюкозы является мозг человека: при недостатке глюкозы человек впадает в коматозное состояние.  
      Фруктоза в некоторых плодах (яблоках, грушах, арбузах) является преобладающим сахаром, входит в состав сахарозы и полифруктозида инулина.  
      Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах не встречается. Она входит в состав молочного сахара, агара, гумми-слизей, гемицеллюлоз. Галактоза содержится в тканях мозга и нервных волокон.

      Роль  гексоз в технологии пищевых производств  очень велика, так как процесс  брожения начинается с гексоз (цикл Кребса). Различают брожение спиртовое, молочно-кислое, масляно-кислое, уксусно-кислое, бутановое и другие.

      О л и г о с  а х а р и  д ы имеют общую структурную формулу С₁₂Н₂₂О₁₁.  
     Лактоза - молочный сахар, содержится в молоке в количестве 4,7 % по массе, состоит из остатков глюкозы и галактозы. Лактоза - хорошая среда для развития молочно-кислых бактерий, поэтому лактоза нормализует микрофлору кишечника, препятствует развитию гнилостных микроорганизмов.  
     Мальтоза - солодовый сахар. Образуется при кислотном или ферментативном гидролизе крахмала; содержится в крахмальной патоке, солоде; при гидролизе распадается на две молекулы глюкозы.

      Сахароза - тростниковый сахар, получают в промышленных масштабах из сахарной свеклы и сахарного тростника. Используется в повседневном питании, входит в состав кондитерских изделий, пищеконцентратов, консервов, содержится в меде, овощах, фруктах. При кислотном или ферментативном гидролизе сахарозы образуется равное количество глюкозы и фруктозы, называемое инвертным сахаром. Реакция идет по уравнению:                                 

        _{фермент, кислота}

       С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О          С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆    

       сахароза                          глюкоза    фруктоза.     

        По такому же уравнению протекает  гидролиз других олигосахаридов.    

      Свойства  сахаров, используемые в пищевых технологиях:

      - все сахара имеют сладкий вкус: (сахароза-100; фруктоза-173; инвертный сахар-130; глюкоза-74; мальтоза-32; лактоза-16);

      - хорошо растворимы в воде, с повышением температуры растворимость их повышается, при совместном присутствии сахаров их общая растворимость увеличивается. Этим обусловлены антикристаллизационные свойства крахмальной патоки и инвертного сахара;

      - все сахара обладают оптической  активностью - способностью вращать  плоскость поляризации поляризованного луча: (сахароза-(+66), глюкоза-(+52,5), фруктоза-(-91,3), инвертный сахар-(-19,5);

      - сахара, имеющие свободные альдегидные  или кетонные группы, обладают редуцирующими (восстанавливающими) свойствами. Редуцирующие вещества вследствие высокой реакционной способности и гигроскопичности могут быть причиной потемнения и увлажнения продуктов. Поэтому содержание редуцирующих сахаров в некоторых продуктах (халве, карамели, сахаре-песке и других) ограничивается стандартами;

      - редуцирующие сахара могут вступать  в реакцию Майяра (меланоидинообразования) с аминосоединениями, за счет этого изменяется вкус,апах и цвет продуктов.

       
 П о л и с  а х а р и  д ы

       
      Крахмал - полимер, состоящий из ангидридов глюкозы, имеет структурную формулу (С₆Н₁₀О₅)_n, где n - несколько тысяч.

      Крахмал является основной формой углеводов  зерномучных продуктов, картофеля; используется в виде самостоятельного пищевого продукта. Крахмал синтезируется растениями и откладывается в виде крахмальных зерен в клубнях картофеля, плодах, зерне хлебных злаков. Крахмальные зерна имеют форму и размер, типичные для данной культуры, а также определенную температуру клейстеризации:

      Крахмал на 96-98 % состоит из полисахаридов амилозы и амилопектина. Амилоза представлена 100-1000 остатками глюкозы, соединенными   
a-1-4-гликозидной связью в цепочку. Амилоза растворяется в горячей воде, с йодом дает темно-синее окрашивание. Амилопектин имеет 300-6000 глюкозных остатков, соединенных в цепочки a-1-4-гликозидной связью. Примерно через каждые 10 глюкозных колец имеется ответвление, образованное  a-1-6-гликозидной связью. Длина внешних цепочек - 15-18 глюкозных остатков. Амилопектин в горячей воде набухает, образуя прочные студни с высокой вязкостью, с йодом окрашивается в фиолетовый цвет.

       Под действием ферментов и кислот крахмал гидролизуется.  
     Кислотный гидролиз протекает по схеме: крахмал        декстрины       мальтоза         глюкоза или в общем виде (С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О = nС₆Н₁₂О₆.

        
В реакционной смеси накапливаются продукты с различной молекулярной массой. Эта реакция лежит в основе получения крахмальной патоки и кристаллической глюкозы.

      Ферментативный  гидролиз протекает под действием амилолитических ферментов -  a- и  b-амилаз. Гидролиз амилозы  b-амилазой начинается с неальдегидного конца молекулы, расщепление идет по связи a-1-4 полностью до мальтозы. Действуя на амилопектин, b-амилаза расщепляет его внешние цепочки, образуя мальтозу и оставляя нетронутым его внутреннее ядро, ограниченное  a-1-6-гликозидными связями. 

      a-амилаза способна разрушать гликозидные связи в любом месте: в смеси накапливаются декстрины, состоящие из 6-8 глюкопиранозных остатков. Эти процессы протекают в условиях хлебопекарного, пивоваренного, спиртового производств.  
      Гликоген (животный крахмал) откладывается в мышечной ткани и печени животных или в клетках некоторых растений (дрожжей, грибов) как резервный материал. При недостатке сахаров в организме гликоген гидролизуется с образованием глюкозы. Гликоген принимает участие при ферментативном созревании мяса и рыбы.

      Инулин - состоит из остатков фруктозы, содержится в цикории, топинамбуре, батате. Инулинсодержащие продукты используются для питания больных сахарным диабетом.

      Клетчатка - содержится в продуктах растительного происхождения (оболочках плодов, овощей, зерна, стеблях растений). Имеет молекулярную массу большую, чем у крахмала; состоит из остатков глюкозы; в воде нерастворима; организмом человека не усваивается. Чем больше клетчатки, тем ниже пищевая ценность продукта; но клетчатка усиливает перистальтику кишечника, способствует выведению канцерогенных веществ, снижает уровень холестерина в крови, препятствуя развитию атеросклероза. Клетчатка находит широкое техническое применение для производства упаковочных материалов (бумага, целлофан), получения технического гидролизного спирта.