Белки
Белками, или белковыми веществами, называют высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Число этих кислот очень сильно колеблется, а иногда достигает нескольких тысяч. Каждый белок обладает своей, присущей ему последовательностью расположения аминокислотных остатков. Белки – важнейшая составная часть пищи человека и животных, доставляющие им необходимые аминокислоты. Белки состоят из структурных блоков (их еще называют мономерами), связанных между собой особыми перемычками пептидными (амидными) связями.
Белки выполняют регуляторную (гормоны), структурную (коллаген), дыхательную (миозин), транспортную (гемоглобин), защитную (иммуноглобулин), запасную (казеин, альбумин) функции. Они играют ключевую роль в жизни живой клетки, составляя материальную основу ее химической деятельности.
Липиды
Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которые содержатся во всех живых организмах. Молекулы простых липидов состоят из остатков спирта и жирных кислот, сложных – из остатков спирта, высокомолекулярных жирных кислот и др. компонентов. Их общими признаками являются: нерастворимость в воде, но хорошая растворимость в органических растворителях (бензине, хлороформе). Вместе с белками и углеводами они оставляют основную массу органических веществ, всех живых существ, и является обязательным компонентом каждой клетки. Образуют энергетический резерв организма, участвуют в передаче нервного импульса, в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов и др.
Липиды – важнейший компонент пищи, во многом определяет ее пищевую ценность и ее вкус.
|
|
Углеводы
Углеводы – обширный класс органических соединений. В клетках живых организмах углеводы являются источниками энергии, для некоторых растений и животных являются строительным и опорным материалом. Углеводы также входят в состав многих важнейших природных соединений и выступают в качестве регуляторов ряда важнейших биохимических реакций. Углеводы состоят из кольцеобразных молекул, содержащих 5-6 атомов углерода и замкнутых с помощью кислорода.
В соединении с белками и липидами углеводы образуют сложные комплексы, а следовательно и основу живой материи. Они входят в состав природных биополимеров – нуклеиновых кислот участвующих в передаче наследственной информации.
Витамины
Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы. Например, катализаторы, биорегуляторы процессов, протекающих в живом организме.
Некоторые виды витаминов:
Витамин А. Витамин А участвует в регуляции синтеза белков, способствует обмену веществ, функции клеточных мембран, играет важную роль в формировании костей, а также необходим для роста новых клеток.
^ Витамин В6. Витамин В6 играет важную роль в обмене веществ, необходим для нормального функционирования центральной и периферической нервной системы.
Витамин B12. Витамин В12 участвует в процессах трансметилирования, переноса водорода, активирует синтез метионина.
Витамин D. Основная функция витамина D - обеспечение нормального роста и развития костей. Он регулирует минеральный обмен и способствует отложению кальция в костной ткани, таким образом, препятствуя остеомаляции (размягчению) костей.
|
|
Витамины поступают в организм вместе с пищей, которая содержит определенные витамины. При их отсутствии или недостатке развиваются болезни. При недостатке начинается гиповитаминоз, при отсутствии авитаминоз, а при переизбытке развивается гипервитаминоз.
Минеральные вещества
К минеральным веществам относятся макро- и микроэлементы. В основном функцией минеральных веществ является пластическая функция.
Некоторые виды минеральных веществ:
^ Кальций Ca. Кальций и фосфор вместе поддерживают здоровыми кости и зубы. Кальций и магний вместе способствуют здоровью сердечнососудистой системы.
Йод I. Йод необходим для нормального функционирования щитовидной железы. Является неотъемлемым компонентом ее гормонов, которые регулируют множество важных процессов организма, включая рост, развитие, обмен веществ и репродукцию.
§ 2. Классификация пищевых добавок. Их место в продуктах питания
Пищевые добавки – большая группа веществ, применяемых в продуктах питания. Благодаря пищевым добавкам можно изменить внешний вид продукта, а также его структуру, вкус и запах.
Пищевые добавки используются людьми много веков. До написания данной главы я думала, что пищевыми добавками могут являться только вещества искусственного происхождения. Но это не так. Существуют и натуральные добавки. Например, специи – перец, мед, гвоздика, корица.
|
|
Пищевые добавки используются в пищевой промышленности. Но применять их можно только в том случае, если они, даже в малых количествах, не угрожают здоровью человека. Понятие - пищевые добавки объединяют большую группу веществ, природного или искусственного происхождения.
Пищевые добавки разделяются на несколько групп: вещества, улучшающие вид продуктов (пищевые красители, цветорегулирующие материалы), изменяющие консистенцию (загустители, крахмал, пектиновые вещества, пищевые поверхностно-активные вещества), подслащивающие вещества, консерванты, пищевые антиоксиданты, ароматизаторы.
Вещества, улучшающие внешний вид продуктов.
Пищевые красители. Потребители привыкли к определенному цвету продуктов, определяя по нему их качество. Поэтому пищевые красители занимают важное место среди веществ, определяющих внешний вид. Некоторые продукты часто изменяют свою первоначальную окраску, что делает их вид неприятным для потребителей.
Для придания пище приятного вида используются природные (натуральные) и синтетические (органические и неорганические) красители. В основном они используются для производства кондитерских изделий, напитков, маргарина и др.
^ Природные красители.
Кармин – E120 (красная окраска). Кармин получаю из кошенели – насекомых, живущих на кактусах в Африке и Южной Америке.
Алканнин – E103 (красно-бордовая окраска). Этот краситель использовали еще в древности. Его добывают из корней растений Alkanna tinctoria.
Каркума (желтая окраска). Его добывают из многолетних травянистых растений семейства Имбирных. Краситель плохо растворяется в воде, поэтому его используют в виде спиртового раствора.
Энокраситель. Получают из выжимок красных сортов винограда и ягод бузины (красная окраска). В последнее время начали использовать как желтые, розово-красные красителей пигменты, содержащиеся в соке кизила, красной и черной смородины, клюквы, брусники, в состав которых входят антоцианы; красный краситель, выделенный из свеклы.
Окраска энокрасителем зависит от pH среды. Красная окраска в подкисленных продуктах, нейтральных и слабощелочных средахпридает продукту синий оттенок. Поэтому в кондитерских энокрасители используюс вместе с органическими кислотами, для создания необходимой кислотности.
Сахарный колер – E150 (карамель) - темно окрашенный продукт карамелизации сахара. Его водный раствор представляет собой приятно пахнущую жидкость, темно-коричневого цвета. Применяют в кулинарии, для кондитерских изделий и напитков.
^ Искусственные красители.
Индигокармин (E132). При растворении этого красителя в воде дает растворы интенсивного синего цвета. Применяется в кондитерской промышленности.
Татразин желтый (E102). Татразин хорошо растворим в воде и образует растворы оранжево-желтого цвета. Используют в кондитерской промышленности и при производстве напитков.
^ Цветорегулирующие материалы. К цветорегулирующим материалам относятся вещества, которые изменяют окраску продукта при взаимодействии с компонентами пищевого сырья и готовых продуктов. Среди них существуют отбеливающие вещества – добавки, такие как оксид серы IV(SO2). Они разрушают природные пигменты, образующиеся при получении пищевых продуктов. А растворы сернистой кислоты (H2SO3) и ее соли оказывают отбеливающие и консервирующее воздействие, тормозящее, например, потемнение овощей.
Нитрит и нитрат калия используют для сохранения красного цвета в мясе и мясных продуктах. При взаимодействии миоглобина (красного красителя) и нитрита образуется нитрозомиоглобин, придающий мясу красный цвет, который не исчезает при варке.
Бромат калия (KBrO3) используют в качестве отбеливателя муки, но при этом разрушаются витамины В1.
Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов.
К этой группе веществ относятся пищевые добавки, меняющие консистенцию: загустители, желе и студнеобразователи, пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ), стабилизаторы физического состояния пищевых продуктов, разрыхлители. Среди этих веществ есть и продукты природного происхождения, и продукты полученные искусственным путем
^ Загустители, желе и студнеобразователи. Эти пищевые добавки используются для получения растворов повышенной вязкости (загустители), студней и гелей. Среди них существуют натуральные пищевые добавки: желатин, пектин, альгинат натрия, агароиды, крахмал, растительные камеди и вещества, получаемые искусственным путем, в том числе из природных объектов: метилцеллюлоза, амилопектин.
Желатин - белковый продукт, представляющий собой смесь полипептидов с разной массой и их агрегатов, не имеет вкуса и запаха. Желатин получают из хрящей, костей и сухожилий животных. Он растворяется в горячей воде, при охлаждении водные растворы образуют студни. Желатин применяют при изготовлении желе, мороженного, в кулинарии.
Крахмал (C6H10O5)n. Крахмал применяют в качестве загустителей, желирующих веществ в кондитерской, студнеобразователей, хлебопекарной промышленности и при изготовлении мороженного.
^ Пектиновые вещества. Способность пектиновых веществ к студнеобразованию зависит от его молекулярной массы, количество метильных групп, входящих в состав его молекулы. Пектины различной природы заметно отличаются студнеобразовательной способностью. Качественные пектины получают из корок цитрусов и яблок, более низкого качества получают из свекольного жома – отходы сахарного производства. Прочный студень получается только если пектин взаимодействует с сахаром и кислотой. С помощью водородных связей образуется структурный каркас студня.
качественные пектины применяют в кондитерской промышленности (мармелад, желе), в производстве фруктовых соков, мороженного, рыбных консервов и майонеза. Пектин более низкого качества используют для приготовления овощных желе, паштетах и студнях.
Агар-агар (C12H18O9) получают их морских водорослей, растущих в Белом море и Тихом океане. Агар не растворим в холодной воде, но набухает в ней. В горячей воде образуется раствор, который при остывании образует прочный студень, обладающий стекловидном изломом. Агар-агар применяют в кондитерской промышленности при производстве желейного мармелада, пастилы, зефира, при получении мясных и рыбных студней, пудингов, мороженного, желе.
Агроид получают из водорослей филлофоры, растущих в Черном море. Он не растворим в холодной воде, зато, растворяясь в горячей воде, получается раствор, при охлаждении которого образуется студень, имеющий затяжистую консистенцию. Способность в студеоразованию примерно в 2-3 раза ниже чем у агар-агара.
Альгиновые кислоты (C6H8O6) и альгинат натрия получают из бурых водорослей. Альгиновая кислота не растворяется в воде, но альгинат натрия хорошо растворим в воде. Его использует в качестве загустителей, желирующих веществ и эмульгаторов. Применяют для приготовления мармелада, фруктовых желе, конфет, осветления соков.
^ Простые эфиры целлюлозы – метиловые и этиловые. Их применяют для изготовления мороженного, в кондитерской промышленности, для приготовления соусов.
Пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ).
К этой группе пищевых добавок относятся вещества, снижающие поверхностное натяжение. С помощью ПАВ можно регулировать свойства гетерогенных систем, которыми являются пищевое сырье, полупродукты, готовые продукты.
Обычно ПАВ, которые применяются в пищевой промышленности, не используют отдельными компонентами, а используют их смеси. ПАВ применяют почти во всех отраслях пищевой промышленности.
Пищевые поверхностно-активные вещества делятся на следующие группы: моно-, диацилглицерины; фосфолипиды, эфиры полиглицерина, эфиры сахарозы, эфиры сорбита, производные высших жирных спиртов, производные молочной кислоты.
Моно-, диацилглицерины и их производные получают гидролизом ацилглицеринов. К ним можно отнести эмульгатор Т-1.
Их применяют в хлебопечении, т.к. эти добавки улучшают качество хлеба и замедляет процесс черствения; в макаронных изделиях эти вещества повышают качество изделий и снижает их клейкость; в маргарине повышает пластические свойства. Также моно- и диацилглицерины используют в кондитерской и при производстве мороденного.
Фосфолипиды природного и искусственного происхождения применяют в хлебопекарной, кондитерской и маргариновой отрослях промышленности.
Природные фосфолипиды получают из растительных масел, при их гидратации. Такие фосфолипиды применяют при производстве хлеба, мучных кондитерских изделий, шоколада, напитков и при изготовлении мороженного.
Фосфолипиды синтетического происхождения отличаются от природных фосфолипидов отсутствием в их молекулах азотистых оснований. Они представляют собой сложную смесь аммониевых или натриевых солей. Их применяют в шоколадном производстве, для экономии масла-какао, в маргариновой промышленности, чтобы получить маргарин с низким содержанием жира.
Эфиры полиглицерина – соединения, представляющие собой сложные эфиры жирных кислот с полиглицерином. Эти пищевые добавки применяют в хлебопекарной, кондитерской, маргариновой отраслях промышленности.
Эфиры сахарозы – сложные эфиры, природных кислот с сахарозой. Эти эфиры применяют в кондитерских изделиях, хлебопечении и при производстве мороженного.
Подслащивающие вещества.
В пищевой промышленности с давних времен используют вещества, которые имеют сладкий вкус. Первыми такими пищевыми добавками были мед, соки и плоды растений. Основное вещество, имеющий сладкий вкус, и которое мы используем в наше время, - сахароза (C12H22O11). В последнее время стали выпускать сахарозу и синтетического происхождения. В пищевой промышленности также используются подслащивающие вещества, изготовленные из крахмала: патоки (низкоосахаренная, карамельная, глюкозная), глюкозо-фруктозных сиропов, глюкозы.
Мед – продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами. Мед обладает приятным запахом и вкусом. Состав и аромат зависит от растения, с которого был взят нектар. В мед входит 2% сахарозы, а остальные глюкоза (C6H12O6).
Мед используют в кондитерской и хлебопекарной промышленности, при изготовлении напитков. Он также обладает лечебными свойствами, поэтому мед используют в качестве лекарства.
Глюкоза - C6H12O6 (виноградный сахар) – моносахарид, который по составу и строению относят к многотомным альдегидоспиртам. Глюкоза содержится в виноградном соке и в сладких плодах, а также в семенах, листьях и цветах. Глюкоза обладает интенсивно сладким вкусом. Она применяется для подслащивания безалкогольных напитков, жевательной резинки, при изготовлении варенья.
Солодовый экстракт – водная вытяжка из ячменного солода. Содержание сахарозы в этом экстракте достигает 5%. Его используют в кондитерской промышленности и при приготовлении детского питания.
Лактоза - C12H22O11 (молочный сахар). Лактозу используют в детском питании и при изготовлении некоторых кондитерских изделий.
Цикломаты – соединение с приятным сладким вкусом, без вкуса горечи, стабильные при варке, выпечке, хорошо растворимы в воде. Применяются в кондитерской промышленности и при приготовлении напитков.
Применение многих заменителей сахарозы требует добавления в продукт консервантов.
Консерванты.
Консерванты сохраняют пищевое сырье, полуфабрикаты и готовые продукты. Добавляя химические консерванты, удается замедлить или предотвратить развитие микрофлоры: бактерий, плесени, дрожжей и других микроорганизмов, то есть продлить сохранность продуктов питания. Эффективность консервантов зависит от их химической природы, концентрации, иногда от pH среды. Нет универсальных консервантов, которые подходи ли бы ко все продуктов. Наиболее распространенным консервантом в СССР являлся сернистый газ. Сернистый газ хорошо растворим в воде. Этот газ и соли сернистой кислоты подавляют рост плесневых грибов, дрожжей и некоторых бактерий. Использовали для сохранения соков, плодоовощных пюре, повидла и т.д. Сульфиты, соли сернистой кислоты, обладают отбеливающими свойствами, поэтому его использовали от потемнения отчищенного картофеля, разрезанных плодов и овощей.
Сорбиновая кислота (C6H8O2) и ее калиевые, натриевые и кальциевые соли применяют при производстве фруктовых, овощных, рыбных и мясных изделий, маргарина. Сорбиновая кислота используются для обработки материала, в который упаковывают пищевые продукты.
Бензойная кислота (C6H5COOH) и ее соли. Она входит в состав многих плодов, например, цитрусовых фруктов, и является распространенным природным консервантом. Эту кислоту применяют при изготовлении плодово-ягодных изделий, а ее соли при производстве рыбных консервов, маргарина и напитков.
Формальдегид (HCHO) и уротропин ((CH2)6N4) применяют для консервирования некоторых продуктов. В России эти консерванты применяют для консервирования лососевых рыб.
Органические кислоты и их соли: муравьиная, пропионовая и лимонная кислота. Соли муравьиной кислоты используют в качестве вкусовых веществ (солезаменителей). Пропионовую кислоту применяют в кондитерской промышленности. А лимонная кислота используется в маргариновой продукции.
Пищевые антиокислители.
Пищевыми антиокислителями называют вещества, которые замедляют окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов. Обычно их используют в жировых и жиросодержащих продуктах.
Ароматизаторы.
Ароматизаторы – вещества, усиливающие вкус и аромат, которые вносятся в пищевые продукты с целью улучшения их вкусовых качеств. Их можно разделить на природные и вещества, имитирующие природные.
Ароматизаторы природного происхождения выделяют из фруктов, овощей, и растений в виде соков, а искусственные получают синтетическим путем.
Химическая природа ароматизаторов различна. Они включают в себя большое число эфирных масел, альдегидов, спиртов и сложных эфиров.
§ 3. Природные токсиканты
Все пищевые вещества полезны организму человека, но только в оптимальных количествах и соотношениях. Но в пище всегда присутствуют такие вещества, которые все же могут вызвать неблагоприятный эффект. К этим веществам относятся природные токсиканты – натуральные, присущие данному виду продукта биологически активные вещества, которые могут при определенных условиях потребления вызвать токсический эффект, и загрязнители – токсичные вещества, поступающие в пищу из окружающей среды вследствие нарушения технологии выращивания, производства или хранения продуктов или других причин.
Природные токсиканты.
В эту группу входят биогенные амины, некоторые алкалоиды, цианогенные гликозиды, кумарины и др.
^ Биогенные амины. К таким веществам относятся серотонин, тирамин, гистамин, обладающие сосудосуживающим эффектом.
Серотонин содержится в основном в овощах и фруктах, таких как бананы, сливы, томаты и т.д.
Тирамин чаще всего находится в сырах и иногда в рыбных продуктах.
Гистамин вызывает нарушение сосудистых реакций. А его количество зависит от содержания тирамина. Гистамин содержится в рыбнах консервах.
Некоторые биогенные вещества могут увеличивать срок хранения продуктов, но их содержание в продукте более чем 100мг/кг может представлять опасность для здоровья человека.
Алкалоиды. К алкалоидам относятся кофеин и листья чая. Такие вещества часто возбуждают нервную систему, а такое воздействие не всегда желательно.
Пуриновые алкалоиды часто вызывают постоянную потребность человека в них. Это происходит, если человек систематически употребляет их в большом количестве. Но постоянное потребление в таких количествах может быть опасным для здоровья человека.
^ Цианогенные гликозиды. Гликозиды при ферментативном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту HCN, которая вызывает поражение нервной системы. В эту группу входит амигдалин.
Амигдалин обычно содержится в косточках, но частое употребление миндаля, косточек персиков, слив и абрикосов может повредить нервной системе человека.
В настойках изготовленных из фруктов с косточками (вишня, персик, абрикос, слива и др.) образуется синильная кислота. Такая кислота представляет опасность для здоровья человека, поэтому хранить такие продукты больше года не рекомендуется. Но компоты или варенья из таких же фруктов и ягод безопасны, потому что при нагревании опасные ферменты обезвреживаются, а образование опасной кислоты не происходит.
Чтобы обезопасить себя от опасного воздействия природных токсикантов на организм, нужно питаться разнообразными продуктами питания и меньше употреблять пищу содержащую токсиканты.
Заключение
К важнейшим составляющим пищи относятся белки, жиры и углеводы, которые должны поступать вместе с минеральными веществами, витаминами.
Белки играют ключевую роль в жизни живой клетки, составляя материальную основу ее химической деятельности. В клетках живых организмах углеводы являются источниками энергии, для некоторых растений и животных являются строительным и опорным материалом. А вместе с белками и углеводами липиды оставляют основную массу органических веществ, всех живых существ, и является обязательным компонентом каждой клетки. Образуют энергетический резерв организма, участвуют в передаче нервного импульса, в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов и др.
К минеральным веществам относятся макро- и микроэлементы. В основном функцией минеральных веществ является пластическая функция.
Современная пища не возможна без веществ, которые улучшают внешний вид, вкус, цвет, запах и многие другие свойства продуктов. Такие вещества называются пищевыми добавками. Пищевые добавки бывают как природного, так и синтетического происхождения. Пищевыми добавками природного происхождения люди пользуются уже много веков, а синтетические начали широко использоваться только в 21 веке.
Существуют вещества, которые могут попасть в организм человека вместе с пищей. Но в большом количестве такие вещества могут быть вредны для здоровья человека. Эти вещества называются природные токсиканты, и они содержатся во всех продуктах питания.
^ Список литературы.
1) Габриелян О.С. Крупина Т.С. Учебное пособие. Пищевые добавки. - М.: Издательский дом "Дрофа", 2010.
2) Скурихин И.М. Начаев А.П. Всё о пище с точки зрения химика. - М.: Высшая школа, 1991г.