Роль химии в производстве продуктов питания. Химия — пищевой промышленности

1. Углеводы, их классификация. Содержание в пищевых продуктах. Значение в питании

Углеводы - это органические соединения, имеющие в составе альдегидную или кетонную и спиртовую группы. Под общим названием углеводы объединяют широко распространенные в природе соединения, к которым относятся и сладкие на вкус вещества, называемые сахарами, и родственные им по химической природе, но гораздо более сложные по составу, нерастворимые и не имеющие сладкого вкуса соединения, например, крахмал и целлюлоза (клетчатка).

Углеводы являются составной частью многих пищевых продуктов, так как составляют до 80-90% сухого вещества растений. В животных организмах углеводов содержится около 2% массы тела, но значение их велико для всех живых организмов, так как входят в состав нуклеотидов, из которых построены нуклеиновые кислоты, осуществляющие биосинтез белка и передачу наследственной информации. Многие углеводы играют важную роль в процессах, препятствующих свертывание крови и проникновение болезнетворных микроорганизмов в макроорганизмы, в явлениях иммунитета.

Образование органических веществ в природе начинается с фотосинтеза углеводов зелеными частями растений их СО2 и Н2О. В листьях и других зеленых частях растений в присутствии хлорофилла из углекислого газа, поступающего из воздуха, и воды, получаемой из почвы, под действием солнечного света образуются углеводы. Синтез углеводов сопровождается поглощением большого количества солнечной энергии и выделением в окружающую среду кислорода.

Свет 12 Н2О + 6 СО2 - С6 Н12 О6 + 6О2 + 6 Н2О хлорофилл

Сахара в процессе дальнейших изменений в живых организмах дают начало другим органическим соединениям - полисахаридам, жирам, органическим кислотам, а в связи с усвоением азотистых веществ из почвы - белкам и многим другим. Многие сложные по составу углеводы в определенных условиях подвергаются гидролизу и распадаются на менее сложны; некоторые же из углеводов не разлагаются под действием воды. На этом основана классификация углеводов, которые делят на два основных класса:

Простые углеводы, или простые сахара, или моносахариды. Моносахариды содержат от 3 до 9 атомов углерода, наиболее распространены пентозы (5С) и гексозы (6С), а по функциональной группе альдозы и кетозы.

Широко известные моносахариды - глюкоза, фруктоза, галактоза, рабиноза, арабиноза, ксилоза и Д-рибоза.

Глюкоза (виноградный сахар) в свободном виде содержится в ягодах и фруктах (в винограде - до 8%; в сливе, черешне - 5-6%; в меде - 36%). Из молекул глюкозы построены крахмал, гликоген, мальтоза; глюкоза является основной часть сахарозы, лактозы.

Фруктоза (плодовый сахар) содержится в чистом виде в пчелином меде (до 37%), винограде (7,7%), яблоках (5,5%); является основной частью сахарозы.

Галактоза - составная часть молочного сахара (лактозы), которая содержится в молоке млекопитающих, растительных тканях, семенах.

Арабиноза содержится в хвойных растениях, в свекловичном жоме, входит в пектиновые вещества, слизи, гумми (камеди), гемицеллюлозы.

Ксилоза (древесный сахар) содержится в хлопковой шелухе, кукурузных кочерыжках. Ксилоза входит в состав пентозанов. Соединяясь с фосфором, ксилоза переходит в активные соединения, играющие важную роль во взаимопревращениях сахаров.

В ряду моносахаридов особое место занимает D-рибоза. Почему природа всем сахарам предпочла рибозу - пока не ясно, но именно она служит универсальным компонентом главных биологически активных молекул, ответственных за передачу наследственной информации, - рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот; входит она и в состав АТФ и АДФ, с помощью которых в любом живом организме запасается и переносится химическая энергия. Замена в АТФ одного из фосфатных остатков на пиридиновый фрагмент приводит к образованию еще одного важного агента - НАД - вещества, принимающего непосредственное участие в протекании жизненно важных окислительно-восстановительных процессов. Еще один ключевой агент - рибулоза 1,5 - дифосфат. Это соединение участвует в процессах ассимиляции углекислого газа растениями.

Сложные углеводы, или сложные сахара, или полисахариды (крахмал, гликоген и некрахмальные полисахариды - клетчатка (целлюлоза и гемицеллюлоза, пектины).

Различают полисахариды (олигосахариды) I и II порядков (полиозы).

Олигосахариды - это полисахариды I порядка, молекулы которых содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. В соответствии с этим различают дисахариды, трисахариды и т.д.

Дисахариды - сложные сахара, каждая молекула которых при гидролизе распадается на две молекулы моносахаридов. Дисахариды, наряду с полисахаридами, являются одним из основных источников углеводов в пище человека и животных. По строению дисахариды являются гликозидами, в которых две молекулы моносахаридов соединены гликозидной связью.

Среди дисахаридов особенно широко известны мальтоза, сахароза и лактоза. Мальтоза, являющаяся а-глюкопиранозил - (1,4) - а-глюкопиранозой, образуется в качестве промежуточного продукта при действии амилаз на крахмал (или гликоген).

Одним из наиболее распространенных дисахаридов является сахароза - обычный пищевой сахар. Молекула сахарозы состоит из одного остатка а-Э-глюкозы и одного остатка Р-Э-фруктозы. В отличие от большинства дисахаридов, сахароза не имеет свободного полуацетального гидроксила и не обладает восстанавливающими свойствами.

Дисахарид лактоза содержится только в молоке и состоит из Р-Э-галактозы и Э-глюкозы.

Полисахариды II порядка разделяются на структурные и резервные. К первым относится целлюлоза, а к резервным - гликоген (у животных) и крахмал (у растений).

Крахмал представляет собой комплекс из линейной амилозы (10-30%) и разветвленного амилопектина (70-90%), построенных из остатков молекулы глюкозы (а-амилоза и амилопектин в линейных цепях а - 1,4 - связами, амилопектин в точках ветвления межцепочными а - 1,6 - связами), общая формула которых С6Н10О5п.

Хлеб, картофель, крупы и овощи - главный энергетический ресурс организма человека.

Гликоген - полисахарид, широко распространенный в тканях животных, близкий по своему строению амилопектину (сильно разветвленные цепочки через каждые 3-4 звена, общее количество гликозидных остатков 5-50 тыс.)

Целлюлоза (клетчатка) является распространенным растительным гомополисахаридом, выполняет роль опорного материала растений (скелет растений). Древесина наполовину состоит из клетчатки и связанного с нею лигнина, это биополимер линейного характера, содержащий 600-900 остатков глюкозы, соединенных Р - 1,4 - гликозидными связами.

К моносахаридам относят соединения, имеющие в молекуле не менее 3 атомов углерода. В зависимости от количества атомов углерода в молекуле их называют триозами, тетрозами, пентозами, гексозами и гептозами.

В питании человека и животных углеводы составляют основную массу пищи. За счет углеводов обеспечивается 1/2 суточной энергетической потребности пищевого рациона человека. Углеводы способствуют предохранению белка от трат на энергетические цели.

В сутки взрослому человеку необходимо 400-500 г. углеводов (в том числе крахмала - 350-400 г., сахаров - 50-100 г., других углеводов - 25 г.), которые должны поступать с пищевыми продуктами. При тяжелой физической нагрузке потребность в углеводах возрастает. При избыточном введении в организм человека углеводы могут превращаться в жиры или откладываться в небольших количествах в печени и мышцах в виде животного крахмала - гликогена.

С точки зрения пищевой ценности углеводы подразделяются на усваиваемые и неусваиваемые. Усваиваемые углеводы - моно и дисахариды, крахмал, гликоген. Неусваиваемые - целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектин, гумми, слизи. В пищеварительном тракте человека усваиваемые углеводы (за исключением моносахаридов) расщепляются под действием ферментов до моносахаридов, которые через стенки кишечника всасываются в кровь и разносятся по всему телу. При избытке простых углеводов и отсутствии расхода энергии часть углеводов превращается в жир или откладывается в печени как запасной источник энергии на временное хранение в виде гликогена. Неусваиваемые углеводы организмом человека не утилизируются, но они чрезвычайно важны для пищеварения и составляют так называемые «пищевые волокна». Пищевые волокна стимулируют моторную функцию кишечника, препятствуют всасыванию холестерина, играют положительную роль в нормализации состава микрофлоры кишечника, в ингибировании гнилостных процессов, способствуют выведению из организма токсичных элементов.

Суточная норма пищевых волокон составляет 20-25 г. Животные продукты содержат мало углеводов, поэтому основным источником углеводов для человека служит растительная пища. Углеводы составляют три четверти сухой массы растений и водорослей, они содержатся в зерновых, фруктах, овощах. В растениях углеводы накапливаются как запасные вещества (например, крахмал) или они грают роль опорного материала (клетчатка).

Главными усваиваемыми углеводами в питании человека являются крахмал и сахароза. На долю крахмала приходится примерно 80% всех потребляемых человеком углеводов. Крахмал является главным энергетические ресурсом человека. Источники крахмала - зерновые, бобовые, картофель. Моносахариды и олигосахариды присутствуют в зерновых в относительно малых количествах. Сахароза обычно поступает в организм человека с продуктами, в которые она добавляется (кондитерские изделия, напитки, мороженое). Продукты с высоким содержанием сахара являются наименее ценными из всех углеводных продуктов. Известно, что необходимо увеличивать содержание в рационе пищевых волокон. Источником пищевых волокон являются ржаные и пшеничные отруби, овощи, фрукты. Хлеб из цельного зерна с точки зрения содержания пищевых волокон гораздо более ценен, чем хлеб из муки высших сортов. Углеводы плодов представлены в основном сахарозой, глюкозой, фруктозой, а также клетчаткой и пектиновыми веществами. Имеются продукты, состоящие почти из одних углеводов: крахмал, сахар, мед, карамель. Животные продукты содержат значительно меньше углеводов, чем растительные. Одним из главнейших представителей животных крахмалов является гликоген. Мясной и печеночный гликоген своим строением похожи на крахмал. А молоке содержится лактоза: 4,7% - в коровьем, 6,7% - в человеческом.

Свойства углеводов и их превращения имеют большое значение при хранении и производстве пищевых продуктов. Так, во время хранения плодов и овощей происходит потеря массы в результате расхода углеводов на процессы дыхания. Превращения пектиновых веществ обуславливают изменение консистенции плодов.

2. Антиферменты. Содержание в пищевых продуктах. Принцип действия. Факторы, снижающие ингибирующее действие

Антиферменты (ингибиторы протенназ). Вещества белковой природы, блокирующие активность ферментов. Содержатся в сырых бобовых, яичном белке, пшенице, ячмене, других продуктах растительного и животного происхождения, не подвергшихся тепловой обработке. Изучено воздействие антиферментов на пищеварительные ферменты, в частности пепсин, трипсин, а-амилазу. Исключение составляет трипсин человека, который находится в катионной форме и поэтому не чувствителен к антипротеазе бобовых.

В настоящее время изучено несколько десятков природных ингибиторов протеиназ, их первичная структура и механизм действия. Трипсиновые ингибиторы, в зависимости от природы содержащейся в них диаминомонокарбоновой кислоты, подразделяются на два типа: аргининовый и лизиновый. К аргинино-вому типу относят: соевый ингибитор Кунитца, ингибиторы пшеницы, кукурузы, ржи, ячменя, картофеля, овомукоид куриного яйца и др., к лизиновому - соевый ингибитор Баумана-Бирка, овомукоиды яиц индейки, пингвинов, утки, а также ингибиторы, выделенные из молозива коровы.

Механизм действия этих антиалиментарных веществ заключается в образовании стойких энзимингибиторных комплексов и подавлении активности главных протеолитических ферментов поджелудочной железы: трипсина, химотрипсина и эластазы. Результатом такой блокады является снижение усвоения белковых веществ рациона.

Рассматриваемые ингибиторы растительного происхождения характеризуются относительно высокой термической устойчивостью, что нехарактерно для белковых веществ. Нагревание сухих растительных продуктов, содержащих указанные ингибиторы, до 130° С или получасовое кипячение не приводят к существенному снижению их ингибирующих свойств. Полное разрушение соевого ингибитора трипсина достигается 20-минутным автоклавированием при 115° С или кипячением соевых бобов в течение 2-3 ч.

Ингибиторы животного происхождения более чувствительны к тепловому воздействию. Вместе с тем потребление сырых яиц в большом количестве может оказать отрицательное влияние на усвоение белковой части рациона.

Отдельные ингибиторы ферментов могут играть в организме специфическую роль при определенных условиях и отдельных стадиях развития организма, что в целом определяет пути их исследования. Тепловая обработка продовольственного сырья приводит к денатурации белковой молекулы антифермента, т.е. он влияет на пищеварение только при потреблении сырой пищи.

Вещества, блокирующие усвоение или обмен аминокислот. Это влияние на аминокислоты, в основном лизин, со стороны редуцирующих Сахаров. Взаимодействие протекает в условиях жесткого нагревания по реакции Майяра, поэтому щадящая тепловая обработка и оптимальное содержание в рационе источников редуцирующих Сахаров обеспечивают хорошее усвоение незаменимых аминокислот.

углевод вкус антифермент кислота

3. Роль кислот в формировании вкуса и запаха продуктов питания. Применение пищевых кислот в производстве продуктов питания.

Почти во всех пищевых продуктах содержатся кислоты или их кислые и средние соли. В продуктах переработки кислоты переходят из сырья, но их часто добавляют в процессе производства или они образуются при брожении. Кислоты придают продуктам специфический вкус и тем самым способствуют их лучшему усвоению.

Пищевые кислоты представляют собой разнообразную по своим свойствам группу веществ органической и неорганической природы. Состав и особенности химического строения пищевых кислот различны и зависят от специфики пищевого объекта, а также природы кислотообразования.

В растительных продуктах чаще всего встречаются органические кислоты - яблочная, лимонная, винная, щавелевая, пировиноградная, молочная. В животных продуктах распространены молочная, фосфорная и другие кислоты. Кроме того, в свободном состоянии в небольших количествах находятся жирные кислоты, которые иногда ухудшают вкус и запах продуктов. Как правило, в пищевых продуктах содержатся смеси кислот.

Благодаря наличию свободных кислот и кислых солей многие продукты и их водные вытяжки обладают кислой реакцией.

Кислый вкус пищевого продукта обусловливают ионы водорода, образующиеся в результате электролитической диссоциации содержащихся в нем кислот и кислых солей. Активность ионов водорода (активная кислотность) характеризуется показателем рН (отрицательный логарифм концентрации водородных ионов).

Практически все пищевые кислоты являются слабыми и в водных растворах диссоциируют незначительно. Кроме того, в пищевой системе могут находиться буферные вещества, в присутствии которых активность ионов водорода будет сохраняться примерно постоянной из-за ее связи с равновесием диссоциации слабых электролитов. Примером такой системы является молоко. В связи с этим, суммарная концентрация в пищевом продукте веществ, имеющих кислотный характер, определяется показателем потенциальной, общей или титруемой (щелочью) кислотности. Для разных продуктов эта величина выражается через различные показатели. Например, в соках определяют общую кислотность в г на 1 л, в молоке - в градусах Тернера и т.д.

Пищевые кислоты в составе продовольственного сырья и продуктов выполняют различные функции, связанные с качеством пищевых объектов. В составе комплекса вкусоароматических веществ они участвуют в формировании вкуса и аромата, принадлежащих к числу основных показателей качества пищевого продукта. Именно вкус, наряду с запахом и внешним видом, по сей день оказывает более существенное влияние на выбор потребителем того или иного продукта по сравнению с такими показателями, как состав и пищевая ценность. Изменения вкуса и аромата часто оказываются признаками начинающейся порчи пищевого продукта или наличия в его составе посторонних веществ.

Главное вкусовое ощущение, вызываемое присутствием кислот в составе продукта, - кислый вкус, который в общем случае пропорционален концентрации ионов Н+ (с учетом различий в активности веществ, вызывающих одинаковое вкусовое восприятие). Например, пороговая концентрация (минимальная концентрация вкусового вещества, воспринимаемая органами чувств), позволяющая ощутить кислый вкус, составляет для лимонной кислоты 0,017%, для уксусной - 0,03%.

В случае органических кислот на восприятие кислого вкуса оказывает влияние и анион молекулы. В зависимости от природы последнего могут возникать комбинированные вкусовые ощущения, например, лимонная кислота имеет кисло-сладкий вкус, а пикриновая - кисло- горький. Изменение вкусовых ощущений происходит и в присутствии солей органических кислот. Так, соли аммония придают продукту соленый вкус. Естественно, что наличие в составе продукта нескольких органических кислот в сочетании с вкусовыми органическими веществами других классов обусловливают формирование оригинальных вкусовых ощущений, часто присущих исключительно одному, конкретному виду пищевых продуктов.

Участие органических кислот в образовании аромата в различных продуктах неодинаково. Доля органических кислот и их лактонов в комплексе ароматообразующих веществ, например земляники, составляет 14%, в помидорах - порядка 11%, в цитрусовых и пиве - порядка 16%, в хлебе - более 18%, тогда как в формировании аромата кофе на кислоты приходится менее 6%.

В состав ароматообразующего комплекса кисломолочных продуктов входят молочная, лимонная, уксусная, пропионовая и муравьиная кислоты.

Качество пищевого продукта представляет собой интегральную величину, включающую, помимо органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), показатели, характеризующие его коллоидную, химическую и микробиологическую стабильность.

Формирование качества продукта осуществляется на всех этапах технологического процесса его получения. При этом многие технологические показатели, обеспечивающие создание высококачественного продукта, зависят от активной кислотности (рН) пищевой системы.

В общем случае величина рН оказывает влияние на следующие технологические параметры:

-образование компонентов вкуса и аромата, характерных для конкретного вида продукта;

-коллоидную стабильность полидисперсной пищевой системы (например, коллоидное состояние белков молока или комплекса белково-дубильных соединений в пиве);

термическую стабильность пищевой системы (например, термоустойчивость белковых веществ молочных продуктов, зависящую от состояния равновесия между ионизированным и коллоидно распределенным фосфатом кальция);

биологическую стойкость (например, пива и соков);

активность ферментов;

условия роста полезной микрофлоры и ее влияние на процессы созревания (например, пива или сыров).

Наличие пищевых кислот в продукте может являться следствием преднамеренного введения кислоты в пищевую систему в ходе технологического процесса для регулирования ее рН. В этом случае пищевые кислоты используются в качестве технологических пищевых добавок.

Обобщенно можно выделить три основные цели добавления кислот в пищевую систему:

-придание определенных органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), характерных для конкретного продукта;

-влияние на коллоидные свойства, обусловливающие формирование консистенции, присущей конкретному продукту;

повышение стабильности, обеспечивающей сохранение качества продукта в течение определенного времени.

Уксусная кислота (ледяная) Е460 является наиболее известной пищевой кислотой и выпускается в виде эссенции, содержащей 70-80% собственно кислоты. В быту используют разбавленную водой уксусную эссенцию, получившую название столовый уксус. Использование уксуса для консервирования пищевых продуктов - один из наиболее старых способов консервирования. В зависимости от сырья, из которого получают уксусную кислоту, различают винный, фруктовый, яблочный, спиртовой уксус и синтетическую уксусную кислоту. Уксусную кислоту получают путем уксуснокислого брожения. Соли и эфиры этой кислоты имеют название ацетаты. В качестве пищевых добавок используются ацетаты калия и натрия (Е461 и Е462).

Наряду с уксусной кислотой и ацетатами, применение находят диацетаты натрия и калия. Эти вещества состоят из уксусной кислоты и ацетатов в молярном соотношении 1:1. Уксусная кислота - бесцветная жидкость, смешивающаяся с водой во всех отношениях. Диацетат натрия - белый кристаллический порошок, растворимый в воде, с сильным запахом уксусной кислоты.

Уксусная кислота не имеет законодательных ограничений; ее действие основано, главным образом, на снижении рН консервируемого продукта, проявляется при содержании выше 0,5% и направлено, главным образом, против бактерий. Основная область использования - овощные консервы и маринованные продукты. Применяется в майонезах, соусах, при мариновании рыбной продукции и овощей, ягод и фруктов. Уксусная кислота широко используется также как вкусовая добавка.

Молочная кислота выпускается в двух формах, отличающихся концентрацией: 40%-й раствор и концентрат, содержащий не менее 70% кислоты. Получают молочнокислым брожением сахаров. Ее соли и эфиры называются лактатами. В виде пищевой добавки Е270 используется в производстве безалкогольных напитков, карамельных масс, кисломолочных продуктов. Молочная кислота имеет ограничения к применению в продуктах детского питания.

Лимонная кислота - продукт лимоннокислого брожения сахаров. Имеет наиболее мягкий вкус по сравнению с другими пищевыми кислотами и не оказывает раздражающего действия на слизистые оболочки пищеварительного тракта. Соли и эфиры лимонной кислоты - цитраты. Применяется в кондитерской промышленности, при производстве безалкогольных напитков и некоторых видов рыбных консервов (пищевая добавка Е330).

Яблочная кислота обладает менее кислым вкусом, чем лимонная и винная. Для промышленного использования эту кислоту получают синтетическим путем из малеиновой кислоты, в связи с чем критерии чистоты включают ограничения по содержанию в ней примесей токсичной малеиновой кислоты. Соли и эфиры яблочной кислоты называются малатами. Яблочная кислота обладает химическими свойствами оксикислот. При нагревании до 100°С превращается в ангидрид. Применяется в кондитерском производстве и при получении безалкогольных напитков (пищевая добавка Е296).

Винная кислота является продуктом переработки отходов виноделия (винных дрожжей и винного камня). Не обладает каким-либо существенным раздражающим действием на слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и не подвергается обменным превращениям в организме человека. Основная часть (около 80%) разрушается в кишечнике под действием бактерий. Соли и эфиры винной кислоты называются тартратами. Применяется в кондитерских изделиях и в безалкогольных напитках (пищевая добавка Е334).

Янтарная кислота представляет собой побочный продукт производства адипиновой кислоты. Известен также способ ее выделения из отходов янтаря. Обладает химическими свойствами, характерными для дикарбоновых кислот, образует соли и эфиры, которые получили название сукцинаты. При 235°С янтарная кислота отщепляет воду, превращаясь в янтарный ангидрид. Используется в пищевой промышленности для регулирования рН пищевых систем (пищевая добавка Е363).

Янтарный ангидрид является продуктом высокотемпературной дегидратации янтарной кислоты. Получают также каталитическим гидрированием малеинового ангидрида. Плохо растворим в воде, где очень медленно гидролизуется в янтарную кислоту.

Адипиновая кислота получается в промышленности, главным образом, двухстадийным окислением циклогексана. Обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот, в частности, образует соли, большинство из которых растворимо в воде. Легко этерифицируется в моно- и диэфиры. Соли и эфиры адипиновой кислоты получили название адипинаты. Является пищевой добавкой (Е355), обеспечивающей кислый вкус продуктов, в частности, безалкогольных напитков.

Фумаровая кислота содержится во многих растениях и грибах, образуется при брожении углеводов в присутствии Aspergillus fumaricus. Промышленный способ получения основан на изомеризации малеиновой кислоты под действием НС1, содержащей бром. Соли и эфиры называются фумаратами. В пищевой промышленности фумаровую кислоту используют как заменитель лимонной и винной кислот (пищевая добавка Е297). Обладает токсичностью, в связи с чем суточное потребление с продуктами питания лимитировано уровнем 6 мг на 1 кг массы тела.

Глюконо-дельта-лактон - продукт ферментативного аэробного окисления (, D-глюкозы. В водных растворах глюконо-дельта-лактон гидро-лизуется в глюконовую кислоту, что сопровождается изменением рН раствора. Используется в качестве регулятора кислотности и разрыхлителя (пищевая добавка Е575) в десертных смесях и продуктах на основе мясных фаршей, например, в сосисках.

Фосфорная кислота и ее соли - фосфаты (калия, натрия и кальция) широко распространены в пищевом сырье и продуктах его переработки. В высоких концентрациях фосфаты содержатся в молочных, мясных и рыбных продуктах, в некоторых видах злаков и орехов. Фосфаты (пищевые добавки Е339 - 341) вводятся в безалкогольные напитки и кондитерские изделия. Допустимая суточная доза, в пересчете на фосфорную кислоту, соответствует 5-15 мг на 1 кг массы тела (поскольку избыточное количество ее в организме может стать причиной дисбаланса кальция и фосфора).

Список используемой литературы

1.Нечаев А.П. Пищевая химия/ А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова и др.; под. Ред. А.П. Нечаева. СПб.: ГИОРД, 2012. - 672 с.

2.Дудкин М.С. Новые продукты питания/М.С. Дудкин, Л.Ф. Щелкунов. М.: МАИК «Наука», 1998. - 304 с.

.Николаева М.А. Теоретические основы товароведения/ М.А. Николаева. М.: Норма, 2007. - 448 с.

.Рогов И.А. Химия пищи./ И.А. Рогов, Л.В. Антипова, Н.И. Дунченко. - М.: Колосс, 2007. - 853 с.

.Химический состав российских продуктов питания/под ред. И.М. Скурихина. М.: ДеЛипринт, 2002. - 236 с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Пищевая химия - раздел опытной химии, занимающийся созданием качественных продовольственных изделий и методов анализа в химии пищевых производств.

Химия пищевых добавок контролирует ввод их в продовольственные изделия для улучшения технологии производства, а также строения и органолептических свойств продукта, увеличения его сроков хранения , повышения пищевой ценности. К числу таких добавок принадлежат:

• стабилизаторы
• вкусовые вещества и ароматизаторы
• интенсификаторы вкуса и запаха
• пряности

Создание искусственной пищи также является предметом пищевой химии. Это изделия, которые получают из белков, аминокислот, липидов и углеводов , предварительно выделенных из природного сырья или полученных направленным синтезом из минерального сырья . К ним добавляют пищевые добавки, а также витамины, минеральные кислоты, микроэлементы и прочие вещества, которые придают продукту не только питательность, но так же цвет, запах и необходимую структуру. В качестве природного сырья используют вторичное сырье мясной и молочной промышленности , семена, зеленую массу растений, гидробионты , биомассу микроорганизмов, например, дрожжей . Из них методами химии выделяют высокомолекулярные вещества (белки, полисахариды) и низкомолекулярные (липиды , сахара , аминокислоты и другие). Низкомолекулярные пищевые вещества получают также микробиологическим синтезом из сахарозы , уксусной кислоты , метанола , углеводородов , ферментативным синтезом из предшественников и органическим синтезом (включая асимметрический синтез для оптически активных соединений). Различают синтетическую пищу, получаемую из синтезируемых веществ, например, диеты для лечебного питания, комбинированные продукты из натуральных продуктов с искусственными пищевыми добавками, например, колбасно-сосисочные изделия, фарш, паштеты , и аналоги пищевых продуктов, имитирующие какие-либо натуральные продукты, например, черную икру.

Напишите отзыв о статье "Пищевая химия"

Литература

1. Несмеянов А. Н. Пища будущего. М.: Педагогика, 1985. - 128 с.
2. Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.

Отрывок, характеризующий Пищевая химия

Пьер удивленно и наивно смотрел через очки то на него, то на княгиню и зашевелился, как будто он тоже хотел встать, но опять раздумывал.
– Что мне за дело, что тут мсье Пьер, – вдруг сказала маленькая княгиня, и хорошенькое лицо ее вдруг распустилось в слезливую гримасу. – Я тебе давно хотела сказать, Andre: за что ты ко мне так переменился? Что я тебе сделала? Ты едешь в армию, ты меня не жалеешь. За что?
– Lise! – только сказал князь Андрей; но в этом слове были и просьба, и угроза, и, главное, уверение в том, что она сама раскается в своих словах; но она торопливо продолжала:
– Ты обращаешься со мной, как с больною или с ребенком. Я всё вижу. Разве ты такой был полгода назад?
– Lise, я прошу вас перестать, – сказал князь Андрей еще выразительнее.
Пьер, всё более и более приходивший в волнение во время этого разговора, встал и подошел к княгине. Он, казалось, не мог переносить вида слез и сам готов был заплакать.
– Успокойтесь, княгиня. Вам это так кажется, потому что я вас уверяю, я сам испытал… отчего… потому что… Нет, извините, чужой тут лишний… Нет, успокойтесь… Прощайте…
Князь Андрей остановил его за руку.
– Нет, постой, Пьер. Княгиня так добра, что не захочет лишить меня удовольствия провести с тобою вечер.
– Нет, он только о себе думает, – проговорила княгиня, не удерживая сердитых слез.
– Lise, – сказал сухо князь Андрей, поднимая тон на ту степень, которая показывает, что терпение истощено.
Вдруг сердитое беличье выражение красивого личика княгини заменилось привлекательным и возбуждающим сострадание выражением страха; она исподлобья взглянула своими прекрасными глазками на мужа, и на лице ее показалось то робкое и признающееся выражение, какое бывает у собаки, быстро, но слабо помахивающей опущенным хвостом.
– Mon Dieu, mon Dieu! [Боже мой, Боже мой!] – проговорила княгиня и, подобрав одною рукой складку платья, подошла к мужу и поцеловала его в лоб.
– Bonsoir, Lise, [Доброй ночи, Лиза,] – сказал князь Андрей, вставая и учтиво, как у посторонней, целуя руку.

Друзья молчали. Ни тот, ни другой не начинал говорить. Пьер поглядывал на князя Андрея, князь Андрей потирал себе лоб своею маленькою рукой.
– Пойдем ужинать, – сказал он со вздохом, вставая и направляясь к двери.

Три килограмма химических веществ. Вот то количество, которое проглатывается за год среднестатистическим потребителем самых разных, порой абсолютно привычных продуктов: кексов, например, или мармелада. Красители, эмульгаторы, уплотнители, загустители присутствуют теперь буквально во всем. Естественно, возникает вопрос: зачем производители добавляют их в продукты питания и насколько безвредны эти вещества?

Специалисты договорились считать, что «пищевые добавки — это общее название природных или синтетических химических веществ, добавляемых в продукты питания с целью придания им определенных свойств (улучшения вкуса и запаха, повышения питательной ценности, предотвращения порчи продукта и т. д.), которые не употребляются в качестве самостоятельных пищевых продуктов». Формулировка вполне четкая и понятная. Однако далеко не все в этом вопросе просто. Многое зависит от честности и элементарной порядочности производителей, от того, что именно и в каких количествах они используют для придания продуктам товарного вида.

Порядковый номер вкуса

Пищевые добавки — это не изобретение нашего высокотехнологического века. Соль, сода, пряности известны людям с незапамятных времен. Но вот подлинный расцвет их использования начался все-таки в ХХ веке — веке пищевой химии. На добавки были возложены большие надежды. И они оправдали ожидания в полной мере. С их помощью удалось создать большой ассортимент аппетитных, долгохранящихся и при этом менее трудоемких в производстве продуктов. Завоевав признание, «улучшители» были поставлены на поток. Колбасы стали нежно-розовыми, йогурты свежефруктовыми, а кексы пышно-нечерствеющими. «Молодость» и привлекательность продуктов обеспечили именно добавки, которые используют в качестве красителей, эмульгаторов, уплотнителей, загустителей, желеобразователей, глазирователей, усилителей вкуса и запаха, консервантов…

Их наличие в обязательном порядке указывается на упаковке в перечне ингредиентов и обозначаются буквой «Е» (начальная буква в слове «Europe» (Европа). Пугаться их присутствия не следует, большинство наименований при правильном соблюдении рецептуры вреда здоровью не несет, исключения составляют лишь те, которые у отдельных людей могут вызывать индивидуальную непереносимость.

Далее за буквой следует число. Оно позволяет ориентироваться в многообразии добавок, являясь, согласно Единой европейской классификации, кодом конкретного вещества. Например, Е152 — совершенно безобидный активированный уголь, Е1404 — крахмал, а Е500 — сода.

Кодами Е100–Е182 обозначают красители, усиливающие или восстанавливающие цвет продукта. Кодами Е200–Е299 — консерванты, повышающие срок хранения продуктов за счет защиты их от микробов, грибков и бактериофагов. В эту же группу включены химические стерилизующие добавки, используемые при созревании вин, а также дезинфицирующие вещества. Е300–Е399 — антиокислители, защищающие продукты от окисления, например от прогоркания жиров и изменения цвета нарезанных овощей и фруктов. Е400–Е499 — стабилизаторы, загустители, эмульгаторы, назначение которых — сохранять заданную консистенцию продукта, а также повышать его вязкость. Е500–Е599 — регуляторы pH и вещества против слеживания. Е600–Е699 — ароматизаторы, усиливающие вкус и аромат продукта. Е900–Е999 — антифламинги (пеногасители), Е1000–Е1521 — все остальное, а именно — глазирователи, разделители, герметики, улучшители муки и хлеба, текстураторы, упаковочные газы, подсластители. Пищевых добавок под номерами Е700–Е899 пока не существует, эти коды зарезервированы для новых веществ, появление которых не за горами.

Тайна багряных кермесов
История такого пищевого красителя, как кошениль, он же кармин (Е120), напоминает детективный роман. Получать его люди научились в глубокой древности. В библейских легендах упоминается пурпурная краска, полученная из красного червя, которую употребляли потомки Ноя. И действительно, кармин получали из насекомых кошенили, известных также как дубовые червецы, или кермесы. Обитали они в странах Средиземноморья, встречались в Польше и на Украине, однако наибольшую известность получила араратская кошениль. Еще в III веке один из персидских царей подарил римскому императору Аврелиану шерстяную ткань, выкрашенную в багряный цвет, которая стала достопримечательностью Капитолия. Араратская кошениль упоминается и в средневековых арабских хрониках, где говорится о том, что Армения производит краску «кирмиз», используемую для окраски пуховых и шерстяных изделий, написания книжных гравюр. Однако в XVI веке на мировом рынке появился новый тип кошенили — мексиканская. Привез ее из Нового Света знаменитый конкистадор Эрнан Кортес в качестве дара своему королю. Мексиканская кошениль была мельче араратской, зато размножалась пять раз в год, в ее худеньких тельцах практически отсутствовал жир, что упрощало процесс производства краски, да и красящий пигмент был ярче. В считанные годы новый тип кармина завоевал всю Европу, об араратской же кошенили просто забыли на долгие годы. Восстановить рецепты прошлого удалось только в начале XIX века архимандриту Эчмиадзинского монастыря Исааку Тер-Григоряну, он же миниатюрист Саак Цахкарар. В 30-е годы XIX века его открытием заинтересовался академик Российской Императорской академии наук Иосиф Гамель, посвятивший «живым красителям» целую монографию. Кошениль даже попытались разводить в промышленных масштабах. Однако появление в конце XIX века дешевых анилиновых красителей отбило у отечественных предпринимателей охоту возиться с «червяками». Впрочем, очень быстро стало ясно, что необходимость в краске из кошенили отпадет еще очень не скоро, ведь в отличие от химических красителей она абсолютно безвредна для человеческого организма, а значит, может применяться в кулинарии. В 30-е годы ХХ века советское правительство решило сократить ввоз импортных продуктов питания и обязало знаменитого энтомолога Бориса Кузина наладить производство отечественной кошенили. Экспедиция в Армению увенчалась успехом. Ценное насекомое было найдено. Однако его разведению помешала война. Проект по изучению араратской кошенили был возобновлен только в 1971 году, но до разведения ее в промышленных масштабах дело так и не дошло.

Еда завтрашнего дня

Август 2006 года ознаменовался сразу двумя сенсациями. На Международном конгрессе микологов, проходившем в австралийском городе Каирнсе, доктор Марта Таниваки из Бразильского института пищевых технологий сообщила, что ей удалось раскрыть тайну кофе. Его неповторимый вкус обусловлен деятельностью грибков, попадающих в кофейные зерна во время их роста. При этом, каким будет грибок и насколько он разовьется, зависит от природных условий области, в которой выращен кофе. Именно поэтому разные сорта бодрящего напитка так сильно отличаются друг от друга. У этого открытия, по мнению ученых, большое будущее, ведь если научиться культивировать грибки, можно придать новый вкус не только кофе, а если пойти дальше, то и вину, и сыру.

А вот американская биотехнологическая компания Intralytix предложила использовать в качестве пищевых добавок вирусы. Это ноухау позволит справиться со вспышками такого опасного заболевания, как листериоз, который, несмотря на все усилия санитарных врачей, только в США ежегодно уносит жизни порядка 500 человек. Биологами был создан коктейль из 6 вирусов, губительных для бактерии Listeria monocytogenes, но абсолютно безопасных для человека. Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) уже дало добро на обработку им ветчины, хот-догов, сосисок, колбас и других мясных продуктов.

Насыщение же продуктов особыми питательными веществами, практикующееся в последние десятилетия в развитых странах, позволило практически полностью ликвидировать болезни, связанные с недостатком того или иного элемента. Так ушли в прошлое хейлоз, ангулярный стоматит, глоссит, себорейный дерматит, конъюнктивит и кератит, связанные с недостатком витамина В2, рибофлавина (краситель Е101, придающий продуктам красивый желтый цвет); цинга, обусловленная дефицитом витамина С, аскорбиновой кислоты (антиоксидант Е300); малокровие, причиной которого является недостаток витамина Е, токоферола (антиоксидант Е306). Логично предположить, что в будущем достаточно будет выпить специальный витаминноминеральный коктейль или принять соответствующую таблетку, и проблемы с питанием будут решены.

Впрочем, ученые и не думают останавливаться на достигнутом, некоторые даже предрекают, что к концу XXI века наш рацион будет сплошь состоять из пищевых добавок. Звучит фантастически и даже несколько жутковато, однако надо вспомнить, что подобные продукты уже существуют. Так, суперпопулярные в ХХ веке жевательная резинка и Coca Cola получили свой неповторимый вкус именно благодаря пищевым добавкам. Вот только общество подобный энтузиазм не разделяет. Армия противников пищевых добавок увеличивается не по дням, а по часам. Почему?

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Ольга Григорян, ведущий научный сотрудник Отделения профилактической и реабилитационной диетологии Клиники лечебного питания ГУ НИИ питания РАМН, кандидат медицинских наук.
— В принципе нет ничего странного в том, что любые химические наполнители, без которых немыслим современный пищепром, чреваты аллергическими реакциями, нарушениями работы желудочно-кишечного тракта. Однако доказать, что причиной болезни стала именно та или иная пищевая добавка, чрезвычайно сложно. Можно, конечно, исключить подозрительный продукт из диеты, потом его ввести и посмотреть, как это воспримет организм, но окончательный вердикт: какое именно вещество вызвало аллергическую реакцию, можно только после серии дорогостоящих тестов. Да и чем это поможет больному, ведь в следующий раз он может купить продукт, на котором это вещество просто не будет указано? Я могу только порекомендовать избегать красивых продуктов неестественного цвета со слишком назойливым вкусом. Производители прекрасно осведомлены о возможных рисках применения пищевых добавок и идут на них вполне сознательно. Аппетитный вид мясных изделий, который обусловлен применением нитрита натрия (консервант Е250), давно стал притчей во языцех. Избыток его негативно сказывается на обменных процессах, угнетающе действует на органы дыхания, имеет онконаправленное действие. С другой стороны, достаточно один раз посмотреть на домашнюю колбасу серого цвета, чтобы понять — в этом случае из двух зол выбрано меньшее. И, чтобы не создавать самому себе проблем и не превышать предельно допустимую концентрацию нитрита натрия, не ешьте каждый день колбасу, особенно копченую, и все будет в порядке.

Страсти разгораются

Проблема в том, что не все пищевые добавки, используемые в промышленности, хорошо изучены. Типичный пример — подсластители, искусственные заменители сахара: сорбит (Е420), аспартам (Е951), сахарин (Е954) и другие. Долгое время медики считали их абсолютно безопасными для здоровья и назначали как больным сахарным диабетом, так и просто желающим похудеть. Однако в последние два десятилетия выяснилось, что сахарин является канцерогеном. Во всяком случае, потреблявшие его лабораторные животные болели раком, правда, только в том случае, если съедали сахарин в объеме, сопоставимом с их собственным весом. Ни один человек на такое не способен, а значит, и рискует гораздо меньше. А вот большое количество сорбита (порядка 10 граммов и более) может вызвать желудочно-кишечную недостаточность и явиться причиной диареи. Кроме того, сорбит способен усугубить синдром раздраженной толстой кишки и нарушение всасывания фруктозы.

История пищевых добавок XXI века также ознаменовалось скандалом. В июле 2000 года представители американского Общества по защите прав потребителей, заручившись поддержкой прокурора штата Коннектикут Ричарда Блюменталя, обратились в Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) с требованием приостановить продажу продуктов питания, обогащенных теми или иными веществами. Речь, в частности, шла об апельсиновом соке с кальцием, печенье с антиоксидантами, маргарине, понижающем уровень «плохого» холестерина, пирогах с пищевыми волокнами, а также напитках, сухих завтраках и чипсах с добавками на основе растительного сырья. Аргументируя свое требование, Ричард Блюменталь заявил, основываясь на некоторых данных, что «отдельные добавки могут мешать действию лекарственных препаратов. Очевидно, что существуют и другие побочные эффекты, которые пока еще не обнаружены». Как в воду смотрел. Тремя месяцами позже группа французских исследователей, изучавших свойства пищевых волокон, заявила, что они не только не защищают от рака кишечника, но и могут его спровоцировать. В течение трех лет они наблюдали за 552 добровольцами с предраковыми изменениями в кишечнике. Половина испытуемых питалась, как обычно, второй половине в пищу ввели добавку на основе шелухи исфагулы. И что же? В первой группе заболело всего 20%, во второй — 29%. В августе 2002 года масла в огонь подлила министр здравоохранения Бельгии Магда Элвоэрт, обратившаяся к руководству Евросоюза с призывом запретить на территории ЕС жевательную резинку и таблетки с фтором, которые, конечно, защищают от кариеса, но, с другой стороны, провоцируют остеопороз.

В январе 2003 года в центре внимания общественности оказались пищевые красители, точнее, один из них — кантаксантин. Люди его в пищу не используют, а вот лососю, форели, а также курам в корм его добавляют с тем, чтобы их мясо приобрело красивый цвет. Специальная комиссия ЕС установила, что «существует неопровержимая связь между повышенным потреблением кантаксантина животными и проблемами со зрением у людей».

Однако настоящий фурор произвел доклад британского профессора Джима Стивенсона, обнародованный весной 2003 года. Объектом исследования ученых из Университета Саутгемптона (Великобритания) стали пятилетние близнецы Майкл и Кристофер Паркеры. В течение двух недель Майклу не разрешали употреблять в пищу конфеты Smarties и Sunny Delight, напитки красного цвета Irn Bru и Tizer, а также газированные напитки и другие продукты с химическими добавками. Мама близнецов Линн Паркер так охарактеризовала результаты эксперимента: «Уже на второй день я увидела перемены в поведении Майкла. Он стал намного послушнее, у него развилось чувство юмора, он охотно разговаривает. В доме снизился уровень стресса, в отношениях между мальчиками меньше агрессивности, они почти не дерутся и не ссорятся». О влиянии пищевых добавок на поведение подростков сообщили и ученые из Австралии. Они определили, что пропионат кальция (Е282), добавляемый в хлеб, как консервирующее вещество, может приводить к сильным колебаниям настроения, нарушениям сна и концентрации внимания у детей.

В апреле 2005 году международная группа исследователей под руководством Малкольма Гривса заявила, что пищевые добавки (красители, приправы и консерванты) являются причиной 0,6–0,8% случаев хронической крапивницы.

Черный список
Пищевые добавки, запрещенные к применению в пищевой промышленности РФ
Е121 — Цитрусовый красный 2
Е123 — Красный амарант
Е216 — Парагидроксибензойной кислоты пропиловый эфир
Е217 — Парагидроксибензойной кислоты пропилового эфира натриевая соль
Е240 — Формальдегид

Всего несколько лет назад запрещенные добавки, несущие в себе явную угрозу для жизни, использовались очень активно. Красители Е121 и Е123 содержались в сладкой газированной воде, леденцах, цветном мороженом, а консервант Е240 — в различных консервах (компоты, варенья, соки, грибы и т. д.), а также практически во всех широко рекламируемых импортных шоколадных батончиках. В 2005 году под запрет попали консерванты Е216 и Е217 , которые широко использовались в производстве конфет, шоколада с начинкой, мясных продуктов, паштетов, супов и бульонов. Как показали исследования, все эти добавки могут способствовать образованию злокачественных опухолей.

Пищевые добавки, запрещенные к применению в пищевой промышленности ЕC, но допустимые в РФ
Е425 — Конжак (Конжаковая мука):
(I) Конжаковая камедь,
(II) Конжаковый глюкоманнан
Е425 применяются для ускорения процесса соединения плохо смешиваемых веществ. Они включены во многие продукты, особенно типа Light, например шоколад, в котором растительный жир заменяется водой. Сделать это без подобных добавок просто нельзя.
Е425 не вызывает серьезных заболеваний, но в странах Евросоюза конжаковая мука не используется. Ее изъяли из производства после того, как было зафиксировано несколько случаев удушья маленьких детей, в дыхательные пути которых попадал плохо растворяемый слюной жевательный мармелад, высокая плотность которого достигалась посредством этой добавки.

Правда жизни

Надо принимать во внимание и то, что в силу своей психологии человек зачастую не может отказаться от того, что вредно, но вкусно. Показательна в этой связи история с усилителем вкуса глутаматом натрия (Е621). В 1907 году сотрудник Императорского университета Токио (Япония) Кикунае Икэда впервые получил белый кристаллический порошок, который усиливал вкусовые ощущения за счет увеличения чувствительности сосочков языка. В 1909-м он запатентовал свое изобретение, и глутамат натрия начал победное шествие по миру. В настоящее время жители Земли ежегодно потребляют его в количестве свыше 200 тысяч тонн, не задумываясь о последствиях. Между тем в специальной медицинской литературе появляется все больше данных о том, что глутамат натрия негативно влияет на головной мозг, ухудшает состояние больных бронхиальной астмой, приводит к разрушению сетчатки глаза и глаукоме. Именно на глутамат натрия некоторые исследователи возлагают вину за распространение «синдрома китайского ресторана». Вот уже несколько десятков лет в различных уголках мира фиксируют загадочное заболевание, природа которого до сих пор неясна. У абсолютно здоровых людей ни с того ни с сего повышается температура, краснеет лицо, появляются боли в груди. Единственное, что объединяет пострадавших, — все они незадолго до болезни посещали китайские рестораны, повара которых склонны злоупотреблять «вкусным» веществом. Между тем, по данным ВОЗ, прием более 3 граммов глутамата натрия в день «является очень опасным для здоровья».

И все-таки надо смотреть правде в глаза. На сегодняшний день без пищевых добавок (консервантов и т. д.) человечеству не обойтись, поскольку именно они, а не сельское хозяйство, способны обеспечить 10% ежегодного прироста продовольствия, без которого население Земли просто окажется на грани голодной смерти. Другой вопрос, что они должны быть максимально безопасными для здоровья. Санитарные врачи, конечно, об этом заботятся, но и всем остальным не стоит терять бдительность, внимательно читая то, что написано на упаковке.