Химический состав пищевых продуктов

 

Химический состав пищевых  продуктов

Вещества, входящие в  состав пищевых продуктов, делят  на органические и неорганические. К неорганическим веществам относят воду  и минеральные вещества , к органическим – белки , жиры, углеводы , кислоты , витамины , ферменты , дубильные , красящие , ароматические  и другие вещества. Каждое из этих веществ имеет для организма человека определенное значение: одни обладают питательными свойствами (углеводы, белки, жиры), другие придают продуктам определенный вкус, аромат, окраску и играют соответствующую роль в воздействии на нервную систему и органы пищеварения (органические кислоты, дубильные, красящие, ароматические вещества и др.), некоторые вещества обладают бактерицидными свойствами (фитонциды).

 

Вода входит в состав всех пищевых продуктов, но содержание их различно. Количество воды в пищевых продуктах влияет на их качество и сохраняемость. Скоропортящиеся продукты с повышенным содержанием влаги без консервирования длительное время не сохраняются. Вода, содержащаяся в продуктах, способствует ускорению в них химических, биохимических и других процессов. Продукты с малым содержанием воды лучше сохраняются.

 Содержащуюся в пищевых продуктах воду делят на свободную и связанную.

Свободная вода активно участвует в процессах, протекающих в клетках, легко испаряется.

Связанная вода прочно соединена с другими компонентами пищевых продуктов и испаряется из них с большим трудом.

В растительных и животных тканях преобладает свободная вода, так как свободная вода из них легко удаляется.

Содержание воды в пищевых продуктах  в процессе их перевозки и хранения не остается постоянным. В зависимости  от особенности самих продуктов, а также условий внешней среды  они теряют влагу или увлажняются. Высокой гигроскопичностью (способностью поглощать влагу) обладают продукты, содержащие много фруктозы (мед, карамель), а также сушенные плоды и овощи, чай, поваренная соль. Эти продукты хранят при относительной влажности воздуха не выше 65-70%.

 Количество воды во многих продуктах, как правило, нормируется стандартами с указанием верхнего предела ее содержания, так как от этого зависят не только качество и сохраняемость, но и пищевая ценность продуктов.

 

Минеральные (зольные) вещества имеют большое значение в жизни живых организмов. Они содержатся во всех пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений.

В организме человека и животных минеральные элементы участвуют  в синтезе пищеварительных соков, ферментов (железо, йод, медь, фтор и  др.), в построение мышечной и костной тканей (сера, кальций, магний, фосфор), нормализует кислотно-щелочное равновесие и водный обмен (калий, натрий, хлор).

В зависимости от количественного  содержания  минеральных элементов в пищевых продуктах различают макро-, микро- и ультрамикроэлементы.

Макроэлементы содержатся в продуктах в значительных количествах. К ним относят калий, кальций, магний, фосфор, железо, натрий, хлор и др.

Микроэлементы находятся в продуктах в небольших количествах. Элементами этой группы     являются барий, бром, йод, кобальт, марганец, медь, молибден, свинец. фтор, алюминий, мышьяк и др.

Ультрамикроэлементы содержатся в продуктах в ничтожно малых количествах. К ним относятся уран, торий, радий и др. Они становятся ядовитыми и опасными, если содержатся в продуктах в повышенных дозах.

Зольность характеризует  качество муки, крахмала, конфет, карамели, халвы, сахара, пряностей и др.

 

Углеводы образуются при фотосинтезе в зеленых листьях растений из углекислого газа воздуха и получаемой из почвы воды.

Углеводы являются основным источником энергии в организме человека и в рационе питания занимают первое место.

В зависимости от строения молекул  углеводы подразделяют на три класса: простые углеводы, или моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

 

К  моносахаридам относятся гексозы (глюкоза, галактоза и фруктоза) и пентозы (арабиноза, ксилоза, рибоза и дезоксирибоза).

в пищевых продуктах в свободном  виде   в значительных количествах встречаются только глюкоза и фруктоза.

Глюкоза (виноградный сахар) в продуктах питания чаще всего находится вместе с фруктозой. В чистом виде она усваивается   организмом лучше других углеводов. Содержится в плодах, овощах, меде, является основной частью свекловичного сахара, мальтозы, лактозы, клетчатки, крахмала.

Фруктоза (плодовый сахар) в свободном состоянии  находится главным образом во фруктах, ягодах и овощах (яблоках, грушах, арбузах) она является преобладающим сахаром. Из продуктов животного происхождения значительное количество фруктозы содержится в меде. Она обладает более сладким вкусом, чем сахароза, и этим объясняется высокая сладость меда.

Глюкоза и фруктоза являются хорошими восстановителями и относятся  к редуцирующим сахарам, которые, обладая  высокой реакционной способностью (соединяются с аминокислотами) и  гигроскопичностью, могут быть причиной потемнения и увлажнения продуктов. Поэтому содержание этих углеводов в сахаре, карамели, халве и других продуктах ограничивается.

Олигосахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из моносахаридов. К ним относят сахарозу, мальтозу, лактозу.

 Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар)является самым распространенным сахаром в продуктах растительного происхождения.

Мальтоза (солодовый сахар) встречается в свободном виде в патоке и сое. Получают ее кислотным или ферментативным гидролизом крахмала. Мальтоза обладает менее сладким вкусом, чем сахароза.

Лактоза (молочный сахар) имеет большое физиологическое значение, так как содержится в молоке и молочных продуктах. Это наименее сладкий сахар.

 Полисахариды состоят из шести и более остатков моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, инулин, целлюлоза (клетчатка).

Крахмал является одним из важнейших резервных углеводов растений. Он синтезируется растениями и накапливается в виде крахмальных зерен в клубнях, плодах, зерне хлебных злаков. 
Наиболее крупные крахмальные зерна у картофеля, мелкие – у риса и гречихи. 
В картофеле, хлебе, крупах крахмал является основным углеводом.  Кроме того, из зерна и картофеля вырабатывают различные виды крахмала, который используется как самостоятельный пищевой продукт.

Гликоген (животный крахмал) является запасным углеводом животных, который откладывается в мышечной ткани. Все жизненные процессы сопровождаются гликолизом – биохимическим расщеплением гликогена. Это процесс протекает после убоя животных и влияет на качество мяса и рыбы при созревании.

Инулин содержится в земляной груши и в цикории. Он хорошо растворяется в горячей воде, образуя при этом  коллоидный раствор. При гидролизе  инулин превращается во фруктозу. Он рекомендуется для больных, страдающих диабетом.

• Целлюлоза (клетчатка) – распространенный полисахарид. Большая часть клетчатки организмом человека не усваивается. Повышенное содержание ее в продукте снижает его усвояемость, пищевую ценность, ухудшает вкус.

 

Липиды состоят из жиров и жироподобных веществ (липоидов). Они содержатся в каждой клетке организма, участвуют в обмене веществ и синтезе белков, используются для построения мембран клеток и жировой ткани.

В продуктах питания из липидов  преобладают жиры, которые имеют  большое значение в питании, так как обладают самой высокой энергетической ценностью.

По происхождению жиры делят  на растительные (масла) и животные. К твердым растительным жирам относят масло кокосовое, пальмовое, какао-масло; к жидким – подсолнечное, хлопковое, оливковое, льняное; к твердым животным жирам относят жир говяжий, бараний, свиной, масло коровье; к жидким – жиры рыб и морских животных.

Характерной особенностью всех жиров  является то, что они легче воды, не растворяются в ней, а только в  органических растворителях.

Жиры легко подвергаются омылению, окислению, прогорканию, гидрированию и другим процессам, поэтому при  хранении необходимо учитывать эти  свойства.

Жирами богаты растительные и коровье  масла, топленные и кулинарные жиры, маргарин, орехи, семена масличных культур и др. Мало жиров в плодах и овощах, в зернах злаков, в макаронных и хлебобулочных изделиях.

В зависимости от температуры плавления  различные жиры усваиваются организмом неодинаково. Так, чем ниже температура  плавления жира, тем он легче усваивается. Температура плавления жира составляет: коровьего – 26-32^оС, говяжьего – 42-25^оС, свиного – 33-46^оС, бараньего – 44-55^оС.

Наиболее часто встречаются  фосфоглицериды лецитин и кефалин, из стеринов – холестерин. Много его в мозге, яичном желтке, в плазме крови. Холестерин способствует эмульгированию жира, а также обезвреживанию бактериальных гемотоксинов в организме. Избыточное накопление холестерина в организме может привести к атеросклерозу, к желчекаменной болезни. В растительных клетках и дрожжах содержится эргостерин, который под действием ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D.

 Воска покрывают поверхность плодов и овощей, предохраняя их от проникновения микроорганизмов и испарения влаги; они содержатся в растительных жирах и затвердевают при низких температурах хранения, вызывая помутнение. Пищевого значения они не имеют.

 

Азотистые вещества. Вещества, в состав которых, кроме углерода, водорода и кислорода, входит азот. Их подразделяют на собственно белковые соединения и соединения, содержащие азот, но не относящиеся к белковым веществам (небелковые аминокислоты, алкалоиды и др.).

Белки являются основным материалом, из которого  построена протоплазма, входят в состав ядра клеток, участвуют в процессах роста и размножения, в образовании ферментов и гормонов.

О роли белков в природе говорит  само их название – протеины. Белки  – самая ценная составная часть  пищевых продуктов. Они принимают  участие в построении белков организма  человека, являются энергетическим материалом.

Белки состоят из различных аминокислот. Белок находится в трех состояниях: твердом (кожа, волосы, шерсть), сиропообразном (яичный белок) и жидком (молоко и кровь).

Белки не растворяются в воде, а  только набухают в ней. Это явление  набухания белков имеет место  при изготовлении теста в хлебопечении и в макаронном производстве, при производстве солода и др. Под действием температуры, органических растворителей, кислот или солей белки свертываются и выпадают в осадок. Этот процесс называется денатурацией.

Пищевые продукты, обработанные высокими температурами, содержат денатурированный белок. Это свойство используют при сушке плодов, овощей, грибов, молока, рыбы, при выпечке хлеба и кондитерских изделий. Биологическая ценность белков характеризуется аминокислотным скором, по которому судят о незаменимых аминокислотах, которые организмом не вырабатывается. Наиболее полноценны белки мышечной ткани мяса, рыбы, яиц, молока, сои, бобов, гороха, гречневой крупы, картофеля. Белки проса, кукурузы и другие неполноценны.

Усвояемость белков колеблется от 70% (картофеля и круп) до 96% (молочных продуктов и яиц).

 

Кислоты в пищевых продуктах содержатся органические или неорганические. Из органических кислот преобладают муравьиная, уксусная, молочная, щавелевая, винная, бензойная. Они придают продуктам кислый вкус, участвуют в обмене веществ в живых растительных и животных организмах, используются для консервирования. Пища, содержащая кислоты, оказывает возбуждающее действии на пищеварительные железы и хорошо усваивается организмом.

Дневная потребность человека в кислотах составляет 2 г. Больше всего органических кислот содержится в плодах и овощах.

 Уксусная кислота содержится в плодово-ягодных и овощных соках, хлебе, вине; молочная – находится в молочных продуктах, хлебе. мясе, рыбе, квашенных плодах и овощах; яблочная – встречается в яблоках, винограде, рябине, томатах и др.; винная – в винограде, айве, косточковых плодах; лимонной кислотой богаты лимоны, клюква, апельсины, земляника.

 

Содержание и состав кислот в  продуктах при хранении изменяется. При длительном хранении пищевых жиров в неблагоприятных условиях увеличивается количество свободных жирных кислот. При хранении плодов в условиях низких температур кислоты обычно раньше других веществ расходуются на дыхание, в результате чего нарушается присущее плодам соотношение сахара и кислоты, ухудшается их вкус.

 Повышенное содержание кислот в продуктах свидетельствует об их несвежести. Так, содержание в виноградных винах летучих органических кислот в количестве до 0,1% улучшает их аромат, а при 0,2% появляется резкий кислый вкус.

 Различают кислотность активную и титруемую. Титруемая кислотность показывает количественное содержание  кислот и кислых солей в продуктах и выражается в процентах или градусах; активная кислотность (рН) находится в зависимости от содержания кислоты и степени ее диссоциации, т.е. от количества ионов водорода. Активная кислотность точнее характеризует интенсивность кислого вкуса товара.

 Используют кислоты в кондитерской, безалкогольной и ликероводочной промышленности для улучшения вкуса продуктов.