Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Фізіологічні функції і харчова цінність вуглеводів





Вуглеводи у вигляді різних похідних входять до складу клітин будь якого живого організму і виконують роль конструкційного матеріалу, постачальника енергії, субстратів та регуляторів специфічних біохімічних процесів. Поєднуючись з нуклеїновими кислотами, білками та ліпідами, вуглеводи складають високомолекулярні комплекси, які лежать в основі субклітинних структур і представляють собою основу живої матерії.

Основним джерелом вуглеводів у харчуванні є рослинні продукти. Серед важливих фізіологічних функцій вуглеводів слід відмітити такі:

1). Енергетична функція. Вуглеводи є головним джерелом енергії для організму людини. Енергія необхідна для життєдіяльності клітин, тканин та органів. В результаті біологічного окиснення вуглеводів виділяється енергія, яка акумулюється у вигляді багатих на енергію сполук, наприклад, АТФ, що приймає участь в забезпеченні значних енергетичних потреб організму.

2) Пластична функція. Вуглеводи використовуються для синтезу нуклеїнових кислот, амінокислот, білків та входять до складу різних тканин і рідин, виконуючи роль пластичного матеріалу.

3) Захисна функція. Вуглеводи відіграють важливу роль у захисних реакціях організму, особливо у тих, що відбуваються у печінці. Вуглеводи також є головними компонентами оболонок рослинних тканин і приймають участь в утворенні клітинних мембран.

4) Опорна функція. Клітковина та інші полісахариди утворюють міцний каркас рослин, складають їх механічні та опорні тканини. Разом з білками вуглеводи входять до складу хрящів, які виконують опорну функцію у людини та тварин.

5) Регуляторна функція. Вуглеводи приймають участь в обміні речовин. Якщо порушується обмін вуглеводів, то вони накопичуються в організмі, що призводить до розвитку ацидозу (підвищена кількість ацетону в крові).

Баластні речовини стимулюють перистальтику кишечника, сприяють виведенню із організму холестерину, перешкоджають всмоктуванню отруйних речовин з товстого кишечнику та покращують травлення. Моносахариди відіграють також значну роль в регуляції осмотичних процесів.

6) Спеціалізована функція. Деякі вуглеводи та їх похідні мають біологічну активність, виконуючи в організмі спеціалізовані функції. Так, гепарин попереджає зсідання крови в судинах, а гіалуронова кислота запобігає прониканню бактерій через клітинну оболонку.

Окремі представники вуглеводів виконують в організмі особливі функції, наприклад, беруть участь у проведенні нервових імпульсів, утворенні антитіл, забезпечують специфічність груп крові, нормальну діяльність центральної нервової системи.

Запаси вуглеводів в організмі людини обмежені. Їх кількість не перевищує 1% ваги тіла, а під час інтенсивної роботи цей запас швидко зменшується. Вуглеводи повинні кожної доби поступати до організму з їжею. Добова потреба людини у вуглеводах складає 400 – 500г. Вуглеводи становлять близько 1% від загальної ваги тіла людини.



Вуглеводи за харчовою цінністю поділяються на ті, що перетравлюються в організмі, і баластні речовини. До першого типу вуглеводів відносяться моносахариди, олігосахариди і полісахариди – глікоген, декстрини, крохмаль. До баластних речовин або харчових волокон відносяться такі полісахариди, як клітковина, геміцелюлози, пектинові речовини, інулін, гуми, слизи;

Вуглеводи першого типу, за виключенням моносахаридів, у травневому тракті розщеплюються, всмоктуються і потім безпосередньо утилізуються у вигляді глюкози або перетворюються на жир чи відкладаються у вигляді глікогену.

До основних процесів, що відбуваються під час обміну вуглеводіввідносять такі:

1) розщеплення у шлунково-кишковому тракті полісахаридів і дисахаридів, що поступають із їжею. Моносахариди всмоктуються з кишечника у кров;

2) синтез та розпад глікогену у тканях;

3) глюкоза анаеробно розщеплюється з утворенням пірувата (аніон або сіль піровиноградної кислоти СН3СОСОО);

4) аеробний метаболізм пірувата (дихання);

5) вторинні шляхи катаболізму глюкози;

6) взаємоперетворення гексоз;

7) утворення вуглеводів із невуглеводних продуктів (піровиноградна, молочна кислоти, гліцерин, амінокислоти тощо).

Вуглеводи у вигляді глюкози циркулюють у крові і забезпечують потреби організму. Нормальний вміст глюкози у крові 80 – 120 мг в 100 мл, або 3,3 – 5,5 од. Надлишок вуглеводів перетворюється на глікоген, який використовується в якості джерела глюкози при недостатній кількості вуглеводів у їжі. При порушенні функції підшлункової залози, яка починає виробляти недостатню кількість гормону інсуліну, процеси утилізації глюкози уповільнюються, рівень глюкози у крові значно підвищується і у сечі виявляють цукор. Таке захворювання має назву цукровий діабет.

Вуглеводи, що не перетравлюються в організмі, складають харчові волокна. Вони не утилізуються організмом, проте відіграють важливу роль у травленні. Серед важливих функцій харчових волокон слід відзначити такі:

1) стимуляція моторної функції кишечнику;

2) перешкоджання всмоктуванню холестерину;

3) нормалізація складу мікрофлори кишечнику, уповільнення гнилісних процесів;

4) вплив на ліпідний обмін, порушення якого приводить до ожиріння;

5) адсорбція жовчних кислот;

6) сприяння зниженню вмісту токсичних речовин життєдіяльності мікроорганізмів і виведення із організму токсичних речовин.

Добова потреба людини у харчових волокнах складає 20 – 25 г. Недостатність у раціоні харчових волокон призводить до порушення обміну речовин, погіршення травлення та загального ослаблення організму. Водночас переважання у їжі грубих овочів, які містять багато харчових волокон, також небажане, бо призводить до неповного перетравлення їжі, порушення всмоктування мінеральних речовин та вітамінів.

Вміст вуглеводів у продуктах рослинного походження наведено у таблиці 2.

На вуглеводи багаті хліб, крупи, бобові, борошняні та макаронні вироби, мед, варення, сиропи, кондитерські вироби, сушені овочі і фрукти, картопля тощо.

Таблиця 2. Вміст вуглеводів у деяких харчових продуктах

Найменування продукту Моно-і дисахариди, % Крохмаль, % Клітковина, %
Крупа манна 1,3 70,3 0,2
Крупа рисова 1,1 73,7 0,4
Крупа гречана 2,0 63,7 1,1
Макарони 1,8 68,5 0,1
Хліб житній 3,9 40,1 0,1
Картопля 1,5 18,2 1,0
Цибуля ріпчаста 9,0 0,7
Яблука 9,0 8,0 0,6
Дині 9,0 0,6
Кавуни 8,7 0,5
Морква 6,0 0,2 1,2
Баклажани 4,2 0,9 1,3
Кабачки 4,9 0,3
Горошок зелений 6,0 6,8 1,0
Капуста білокачанна 4,6 0,3 0,7
Сметана 2,4
Сир 2,4
Карамель льодяникова 83,3 12,4 1,1
Шоколад 49,8 3,3 2,1

Вуглеводи витрачаються в організмі в першу чергу. Тільки при різкому дефіциті їх у раціоні енергетичні витрати покриваються за рахунок жирів, а далі й білків.

2.2.1. Функції вуглеводів у харчових продуктах

Гідрофільність– здатність зв'язувати воду і контролювати активність води в харчових продуктах – одна з головних властивостей вуглеводів. Гідрофільність обумовлена наявністю в молекулах вуглеводів значної кількості гідроксильних груп. Ці групи взаємодіють з молекулами води, що приводить до сольватації та розчинення вуглеводів та інших їх полімерів. Ця властивість обумовлює необхідність у контролі надходження вологи до продукту, що містить вуглеводи. Наприклад, заморожені пекарські продукти не повинні містити значної кількості вологи, тому доцільно замість сахарози використовувати мальтозу, лактозу. В інших випадках потрібний контроль активності води, щоб запобігти втрати вологи під час зберігання (це застосування гігроскопічних вуглеводів, фруктових сиропів, інвертного цукру).

Вуглеводи мають властивість зв'язувати духмяні речовини. Для більшості харчових речовин, під час одержання яких використовуються різні види сушіння, вуглеводи є важливими компонентом, вміст яких сприяє збереженню кольору та летких духмяних речовин.

Леткі духмяні речовини – велика група карбонільних сполук, похідних карбонових кислот. Здатність зв'язувати ароматичних речовин більш виявляють дисахариди. Вуглеводи надають солодкий присмак продуктам.

Вуглеводи не належать до незамінних чинників харчового раціону, однак зниження їх споживання може спричинити порушення метаболічних процесів в організмі. Необхідно враховувати, що використання у харчовому раціоні рафінованих моно- і дисахаридів приводить до надходження «порожніх» калорій, які не збагачують раціон вітамінами, мінеральними елементами та іншими біологічно активними речовинами, проте призводять до гіперхолестеринемії, розвитку карієсу, внаслідок зменшення рН слини та ін.

2.2.1. Обмін вуглеводів

Вуглеводи надходять до нас в організм у вигляді складних полісахаридів, дисахаридів і моносахаридів. Основна кількість вуглеводів надходить у вигляді крохмалю. Розщеплюючись до глюкози, вуглеводи всмоктуються і через ряд проміжних реакцій розпадаються на вуглекислий газ і воду. Ці перетворення вуглеводів і остаточне окиснення супроводжуються вивільненням енергії, яка використовується організмом. Розщеплення складних вуглеводів – крохмалю й солодового цукру, починається вже в порожнині рота, де під впливом амілази й мальтази крохмаль розщеплюється до глюкози. У тонких кишках усі вуглеводи розщеплюються до моносахаридів.

В результаті розщеплювання різних дисахаридів утворюються три основні моносахариди – глюкоза, фруктоза і галактоза, які й всмоктуються у шлунково-кишковому тракті. Ці моносахариди поступають до печінки, де фруктоза і галактоза перетворюються на глюкозу, яка накопичується у вигляді глікогену.

Роль печінки у накопиченні вуглеводів встановив французький фізіолог К. Бернар. Він визначив вміст глюкози в крові, що надходить до печінки і виходить з неї після їжі, і знайшов, що концентрація цукру в крові, яка надходить, набагато вища, ніж у тій, яка виходить. Було виявлено, що одночасно з цим з'являється новий глікоген. Пізніше печінка знову перетворює глікоген на глюкозу, і тоді концентрація глюкози в крові, що виходить з печінки, стає вищою, ніж у крові, що надходить до печінки. К. Бернар встановив, що печінка підтримує концентрацію глюкози в крові на більш менш постійному рівні у будь-який час доби. Печінка може містити достатній запас глікогену для постачання крові глюкозою протягом 12 – 24 годин.

Оскільки глюкоза служить основним джерелом енергії для всіх клітин, її вміст у крові повинен підтримуватися вище певного мінімального рівня, який становить близько 60 міліграмів на 100 мл крові. При падінні вмісту глюкози нижче за цей рівень першим починає страждати головний мозок, оскільки його клітини на відміну від більшості інших клітин організму не здатні запасати глюкозу і не можуть використовувати як джерела енергії жири і амінокислоти. Коли рівень глюкози у крові низький, дифузія цієї речовини з крові в клітини, де вона піддається окисненню, відбувається недостатньо швидко щоб забезпечити мозок необхідним «паливом». Це приводить до симптомів, схожих на ті, які спостерігаються при недостатності кисню – до запаморочення свідомості, судом, втрати свідомості і смерті.

М'язові клітини, подібно до клітин печінки, також можуть перетворювати глюкозу на резервний глікоген, але глікоген м'язів служить тільки місцевим запасом «палива». Глікоген витрачається на м'язову роботу, але не може бути використаний для регулювання рівня глюкози в крові. У печінці міститься ферментглюкозо-6-фосфатаза, який перетворює глюкозо-6-фосфат на вільну глюкозу, що поступає в кров. У м'язових клітинах цей фермент відсутній.

Глюкоза не тільки накопичується у вигляді глікогену або окиснюється для отримання енергії, але і може перетворюватися на резервний жир. Коли надходження глюкози перевищує безпосередню потребу в цій речовині, печінка перетворює глюкозу на жир, який може бути використаний як джерело енергії піздніше.

2.2.2. Перетворення вуглеводів у технологічному потоці та під час зберігання харчових продуктів

Під час зберігання харчової сировини, її технологічної переробки у готові продукти моносахариди та олігосахариди піддаються різним перетворенням. Це процеси кислотного, ферментного гідролізу оліго- та полісахаридів, бродіння моносахаридів, мелаїдиноутворення та карамелізація моносахаридів і дисахаридів. В багатьох харчових виробництвах використовується гідроліз олігосахаридів та полісахаридів. Гідроліз важливий як для процесів одержання харчових продуктів так і для процесів їх зберігання.

Процес мелаїдиноутворення пов'язаний із взаємодією відновлювальних (редукуючих) сахарів (монози та відновлювальні дисахариди, які містяться у продукті та утворюються під час гідролізу більш складних вуглеводів) з амінокислотами, пептидами та білками, в результаті чого утворюються темнозабарвлені продукти – мелаідини (меланос (грецьк.) – темний). Реакція Майєра – реакція утворення мелаїдинів:

Глюкозогліцин

Утворення глюкозоаміну це тільки початкова стадія реакції Майєра.

Механізм мелаїдиноутворення складний, представляє собою сукупність послідовних і паралельних реакцій. Відбувається утворення значної кількості проміжних продуктів, які далі взаємодіють як між собою, так і з вихідними речовинами.

Колоїдні, погано розчинні меланоїдини з характерним карамелеподібним ароматом є результатом альдольної конденсації і полімеризації вуглеводів.

Карбонільний атом Карбону редукованого сахару в відкритій формі підлягає нуклеофільній атаці вільною електронною парою амінного азоту. Це супроводжується втратою води і замиканням кільця з утворенням глюкозоаміна. За наявності надлишку редукованого сахару можливе утворення диглюкозоаміну:

Диглюкозоамін

Глюкозоамін піддається перегрупуванню по Амадоре:

Фруктозогліцин

Фруктозоамін був ідентифікований в ряді харчових продуктів, а саме в сухофруктах (персики, курага), сухих овочах, сухому молоці.

Продукти реакції, отримані при перегрупуванні Амадоре можуть в подальшому перетворюватися з утворенням меланоїдинових пігментів – сполук, які вміщують піразинові і імідазольні кільця, а також похідні оксиметилфурфурола. Утворення пігментів – надзвичайно складна реакція і важко піддається дослідженню. Вважають, що в утворенні пігментів має місце альдольна конденсація карбонових проміжних сполук або продуктів їх наступних реакцій. На цій стадії в реакції знову вступають амінокислоти, що приводять до утворення азотовмісних пігментів, які називають меланоїдинами. Коричневий колір пояснюється невираженністю спектра поглинання в видимому діапазоні, який складається із перекриваючих один одного спектрів поглинання багатьох хромофорів.

На сьогодні чітко встановлено, що високу здатність вступати в реакцію Майєра мають лізин, L-аргинін і L-гістидин, що призводить до зменшення їх вмісту в продукті.

На реакцію меланоїдиноутворення впливають такі фактори:

· температура: зростання температури на 10°С збільшує швидкість реакції у 2 – 3 рази;

· вологість: як дуже низька, так і дуже висока вологість стримує потемніння, найбільше потемніння має місце при проміжній вологості;

· іони металів: більш інтенсивне потемніння відбувається за наявності іонів Купруму та Феруму;

· структура сахарів;

· характер амінокислоти: чим далі від карбонільної групи розміщена аміногрупа, тим активніша дана амінокислота в реакції Майєра.

Реакція Майєра може бути небажаною для деяких технологічних процесів і продуктів, які при цьому виробляються. Перебіг цієї реакції можна інгібувати рядом факторів:

· значним зменшенням вологості (для сухих продуктів), зниженням концентрації сахарів (розведенням);

· зниженням рН, температури (для рідких продуктів);

· виключенням із процесу одного із компонентів, частіше сахару;

· використання сульфітації. Оксид сульфуру SО2 викликає призупинення потемніння харчових продуктів, але сульфітація обмежується можливістю утворення у харчових продуктах малотоксичних компонентів.

Процес меланоїдиноутворення має як позитивний так і негативний вплив на якість харчових продуктів, що необхідно враховувати в різних технологіях при виробництві різних харчових продуктів.

В цілому продукти реакції карамелізації і меланоїдиноутворення та супутні їм ароматичні речовини мають велике значення для покращання кольору та аромату харчових продуктів (хліба, кондитерських виробів, молочних, безалкогольних та пива).

Реакції мелаїдиноутворення мають важливе зйачення у процесах переробки харчової сировини і впливають на якість готових продуктів. Особливо інтенсивно такі процеси відбуваються при високих температурах, наприклад, при випіканні хліба, сушці овочів, фруктів, одержанні сухого молока тощо. Утворення смачної, хрусткої, золотисто-коричневої скоринки хліба, зовнішній вигляд, смак і запах готових м'ясних продуктів пов'язані з мелаїдиноутворенням.

З мелаїдиноутворенням пов'язане потемніння сиропу під час його упарювання, зниження виходу спирту під час переробки кукурудзи низької якості, формування кольору і аромату під час «томління» червоного солоду і затору у пивоварінні. Продукти, які утворюються під час одержання вина, виготовленні коньяку та шампанського в результаті процесу мелаїдиноутворення, впливають на колір, смак і аромат напоїв. В результаті дуже тривалого протікання процесів мелаїдиноутворення під час довготривалої витримки вина останнє втрачає свої первинні органолептичні властивості. З реакціями мелаїдиноутворення пов'язане потемніння фруктових соків під час зберігання, зовнішній вигляд, смак і запах готових м'ясних продуктів.

Під час мелаїдиноутворення можуть зв'язуватися до 25% білків, вітамінів, амінокислот, знижується активність ферментів і багатьох біологічно активних сполук, тим самим знижується харчова цінність готових продуктів.

Нагрівання моносахаридів і дисахаридів до 100°С і вище приводить до змін їх хімічного складу, стає яскравішим колір продуктів, збільшується кількість редуційованих речовин. У харчовому виробництві важливе місце займає карамелізація сахарози, глюкози та фруктози. Основний вуглеводний компонент кондитерських виробів – сахароза, при нагріванні в ході технологічного процесу у слабокислому або нейтральному середовищі підлягає частковій інверсії з утворенням глюкози та фруктози, які далі також підлягають перетворенню. При відщепленні двох молекул води від сахарози утворюється карамелан, при відщепленні трьох молекул води – карамелен, потім – карамелин (важко розчинна у воді сполука). Ступінь полімеризації утворених продуктів може бути різним. Схематично процес перетворень вуглеводів при нагріванні можна записати так:

12Н22О11 2nС6Н1206 2nС6Н10О5

Дисахариди Моносахариди Ангідриди

моносахаридів

продукти конденсації (реверсії)

Оксиметилфурфурол

Забарвлені і гумінові речовини

Левулинова кислота

та

НСООН

Мурашина кислота

Під час виготовлення кондитерських виробів, наприклад карамелі, під дією високої температури відбуваються перетворення концентрованих розчинів вуглеводів (із масовою часткою до 80%), тому основними продуктами карамелізації є ангідриди і продукти їх конденсації.

1,6-Ангідро- 1,4; 3,6-Диангідро- Левоглюкозенон

-b-D-глюкопіраноза -D-глюкопіраноза

Під час їх взаємодії з металами і амінокислотами утворюються різні складні за складом сполуки, які погіршують якість, підсилюють забарвлення і гігроскопічність готових продуктів.

2.2.3. Солодкість вуглеводів

Відчуття солодкості в роті при вживанні низькомолекулярних вуглеводів характеризує важливу функцію їх в харчових продуктах. В таблиці 3 надана характеристика відносної солодкості різних вуглеводів в порівнянні з сахарозою (солодкість якої прийнята за 100)

Таблиця 3.Відносна солодкість (ВС) різних вуглеводів

Вуглеводи Відносна солодкість Вуглеводи або підсолоджувач Відносна солодкість
Сахароза α-D-Маноза
β-D-Фруктоза β-D-Маноза гірка
α-D-Глюкоза α-D-Лактоза
β-D-Глюкоза β-D-Лактоза
α-D-Галактоза Ксилоза
β-D-Галактоза Сорбіт
    Ксиліт

Крохмаль. Гідроліз крохмалю

До резервних полісахаридів рослин відноситься крохмаль. Він міститься у незначній кількості у листі і накопичується у насінні до 70% (зерна злаків – пшениця, рис, кукурудза), луковицях, серцевині стеблини та клубнях – до 30%. До овочів, що містять найбільшу кількість крохмалю, належать картопля, батат, пастернак. Крохмаль – найбільш важливий за харчовою цінністю вуглевод. Він відкладається у клітинах у вигляді гранул, за розміром і формою яких можна визначити їх походження. Гранули зазвичай містять крім полісахаридів незначну кількість білків та ліпідів.

Крохмаль – неоднорідний полісахарид, представляє собою суміш двох гомополісахаридів – амілози (має лінійну будову) і амілопектину (має розгалужену будову). Амілоза складає до 25% крохмалю і має молекулярну масу від 30 тис. до 500 тис. Амілопектин складає до 75% маси крохмалю і має молекулярну масу від 100 тис. до 1 млн. Їх кількісне співвідношення у крохмалі залежить від джерела його знаходження.

Амілоза складається із залишків a-D-глюкопіранози, що поєднані 1,4-глікозидним зв'язком, і має спіралеподібну будову. В структурі амілози утворюється канал, у який можуть проникати молекули інших сполук, наприклад, йоду з утворенням комплексу з темно-синім забарвленням.

Фрагмент молекули амілози

Амілопектин складається із залишків a-D-глюкопіранози що поєднані 1,4-глікозвдним зв'язком, і має розгалужену будову внаслідок поєднання деяких залишків a-D-глюкопіранози 1,6-глікозидним зв 'язком:

Фрагмент молекули амілопектину

Крохмаль та багато інших його похідних (етери, продукти часткової деструкції або окиснення та ін.) широко використовуються у харчовому виробництві (до 80% від усіх вуглеводів), під час виробництва паперу, текстильних виробів, клеїв тощо. Очищений крохмаль використовується у кондитерському виробництві, для одержання харчових концентратів, кулінарії, виробництві варених ковбас. Завдяки своїм властивостям крохмаль підвищує вологопоглинаючу здатність ковбасних виробів, що надає останнім соковитості.

У харчовому виробництві під час технологічної обробки крохмаль під дією вологи і тепла може адсорбувати вологу, набрякати, клейстеризуватися, підлягати деструкції. При гідролізі крохмалю під дією кислот відбувається ослаблення і розрив асоціативних зв'язків між макромолекулами амілози і амілопектину. Це приводить до утворення гомогенної маси. Далі розриваються a-D-(1,4)- та a-D-(1,6)-глікозидні зв'язки і за місцем розриву приєднуються молекули води. В процесі гідролізу збільшується кількість вільних альдегідних груп і зменшується ступень полімеризації, концентрація мальтози, трисахаридів, тетрасахаридів спочатку збільшується, а потім зменшується і зростає концентрація глюкози. Кінцевим продуктом є глюкоза. Кислотний гідроліз тривалий час був головним шляхом одержання глюкози з крохмалю.

Крохмаль гідролізується також і під дією амілолітичних ферментів – a- і b-амілази. Амілази бувають двох типів: ендо- і екзоамілази.

Чітко вираженою ендоамілазою є a-амілаза, яка здатна до розриву внутрішньомолекулярних зв’язків у високомолекулярних ланцюгах субстрату. Глюкоамілаза і b-амілаза є екзоамілазими, тобто ферментами, які атакують субстрат з не редукованого кінця.

a-Амілаза діє на ціле крохмальне зерно, атакує його, розрихляє поверхню і утворює канали і тріщини, тим самим розколює зерно на частини (рис. 4).

 

Рис.4. Гідроліз амілози a-амілазою

Клейстеризований крохмаль гідролізується a-амілазою з утворенням продуктів, які не забарвлюються йодом. Це в основному низькомолекулярні декстрини. Процес гідролізу крохмалю багатостадійний. Під дією a-амілази на перших стадіях процесу в гідролізаті накопичуються декстрини, потім з’являються тетра- і тримальтози, які не забарвлюються йодом і які дуже повільно гідролізуються a-амілазою до ди- і моносахаридів (глюкози).

b-Амілаза (a-1,4-глюканмальтогідролаза) є екзоамілазою проявляє спорідненість до передостаннього a-(1,4)-зв'язку знередукованого кінця лінійного ланцюгу амілози або амілопектину (рис. 5).

 

Рис.5. Гідроліз амілози b-амілазою

Ферментативний гідроліз крохмалю має місце в багатьох харчових технологіях, як один із необхідних процесів, що забезпечує якість кінцевого продукту – в хлібовипіканні (процес тісто приготування і випікання хліба), виробництві пива (отримання пивного сусла, сушка солоду,) хлібного квасу (отримання квасних хлібців), спирту (підготовка сировини для бродіння), різних сахаристих крохмалепродуктів (глюкози, патоки, сахарних сиропів).

Сахарні сиропи отримують кислотно-ферментативним способом. Спочатку обробляють крохмаль кислотою, а потім ферментами a-, b- і (або) глюкоамілазами. Використання такого комбінованого способу гідролізу крохмалю надає можливість отримував сиропи необхідного складу.

2.3.1. Модифіковані крохмалі

Враховуючи вплив, який мають властивості крохмалю на якість харчових продуктів, у ряді виробництв використовують модифіковані крохмалі. За визначенням ВООЗ, модифікованим крохмалем називаються «харчові крохмалі, у яких одна або більше початкових характеристик змінені шляхом обробки відповідно до практики виробництва харчових продуктів в одному з фізичних, хімічних, біохімічних або комбінованих процесів».

Попередньо клейстеризований крохмаль отримують шляхом клейстеризації крохмальної суспензії. Особливість цього крохмалю полягає в тому, що він здатний до швидкої регідратації в воді, що дає можливість використання в якості згущувача в харчових продуктах без нагрівання (наприклад, в пудінгах, начинках і т.п.).

Крохмаль модифікований кислотою.Кислотний гідроліз дійснюється шляхом обробки крохмальної суспензії хлоридною або сульфатною кислотою за температури 25 – 55°С, при цьому термін обробки залежить від показника в’язкості, яку хочуть отримати, і може скласти 6 – 24 години. Цей крохмаль практично нерозчинний в киплячій воді. Завдяки здатності цього крохмалю утворювати гарячі концентровані клейстери, які при охолодженні дають гель, його можна використовувати в якості помягшувача при виробництві конфет, а також отримання захисних плівок.

Естерифіковані крохмалі. Ацетати крохмалю з низькою ступенню заміщення отримують обробкою зерен крохмалю оцтовою кислотою або її ангідридом. Розчини ацетатів крохмалю дуже стабільні, оскільки наявність ацетильних груп перешкоджає асоціації двох амілозних молекул і довгих бічних ланцюгів амілопектину.

Ацетати крохмалю в порівнянні зі звичайним кукурузним крохмалем мають нижчу температуру клейстеризації, знижену здатність до ретроградації, утворюють прозорі і стабільні клейстери. Завдяки цим властивостям, ацетати крохмалю використовують в заморожених продуктах пекарських виробах, інстант-порошках і т. д.

Глікоген

Глікоген – тваринний крохмаль, є запасним полісахаридом в організмі людей та тварин, це найважливіше джерело енергії. Глікоген міститься в усіх клітинах живого організму, проте найбільше його у печінці (до 20% від сирої маси) та у м'язах (до 4%). Він міститься також у дріжджах та вищих грибах. Глікоген можна виділити з тваринних тканин дією розчину трихлороцтової кислоти на холоді (w = 5 – 10%), або розчином КОН = 60%) за температури 100°С з наступним осадженням етанолом. Глікоген легко гідролізується кислотами до глюкози.

Глікоген – білий аморфний порошок, добре розчинний навіть у холодній воді, в якій він утворює опалесцентний. Розчин глікогену обертає площину поляризації світла вправо, кут питомого обертання його +196°.

Молекула глікогену побудована із залишків α-D-глюкопіраноз, сполучених переважно глікозидним зв'язком α-(1→4). Близько 7 – 9% зв'язків становлять α-(1→6)-глікозидні зв'язки і близько 0,5 – 1% α-(1→3)-глікозидні зв'язки. Глікоген за будовою нагадує амілопектин, але його молекули ще більш розгалужені. Зовнішні ланцюги молекул довші, ніж внутрішні. Загальна кількість залишків глюкози у молекулі глікогену вища, ніж у молекулах амілопектину. Молекулярна маса глікогену досягає багатьох мільйонів одиниць, а ступінь полімеризації 2500 – 25000. З йодом розчини глікогену дають забарвлення від винно-червоного до червоно-бурого залежно від походження глікогену.

В організмі тварин і людей глікоген синтезується з глюкози і накопичується в тканинах, а в період між вживанням їжі він розщеплюється за участю ферментів. Проте, кількість глікогену, яка може відкластися у тканинах, обмежена. Після запасання 50 – 60 г глікогену на кілограм тканини, з глюкози починає синтезуватися жир, а не глікоген. З цього часу починається ожиріння організму.

Під час голодування, посиленої роботи м'язів, нестачі вітамінів тощо, відбувається різке зниження вмісту глікогену, а за великої кількості вуглеводів, що поступають з їжею, кількість глікогену може збільшуватися.

Крім печінки та м'язів, глікоген відкладається в незначних кількостях в усіх тканинах та органах.

Інулін

До резервних полісахаридів відноситься інулін. Цей полісахарид складається із залишків b-D-фруктофуранози, поєднаних 2,1-глікозидним зв'язком, причому, на одному кінці ланцюга і в середині розміщується по одному залишку глюкопіранози. Його емпірична формула (C6H10O5)n, молекулярна маса інуліну не перевищує 5000 – 6000 умовних одиниць при довжині ланцюга 38 – 45 гексозних ланок. Розчини інуліну обертають площину поляризованого світла вліво, кут питомого обертання –39°. Інулін – гігроскопічна, легкорозчинна у гарячій воді і важко у холодній сполука. Міститься в бульбах жоржин (10 – 12%), корені цикорію (10%), топінамбурі, артишоках, девясилі та інших речовинах. Розчин інуліну йодом не забарвлюється.

Фрагмент молекули інуліну

Інулін не перетравлюється травними ферментами організму людини і належить до групи харчових волокон. У зв'язку з цим застосовується в медицині як замінник крохмалю та цукру при цукровому діабеті. Служить вихідним матеріалом для промислового отримання фруктози.

Клітковина

Клітковина (целюлоза) складається із залишків b-D-глюкопіранози, що поєднані 1,4-глікозидним зв'язком:

Фрагмент молекули клітковини

Клітковина має молекулярну масу від 100 тис. до 1 млн. Вона не розчиняється у воді. Завдяки своїй стійкості це найбільш поширений в світі біополімер. Характерною особливістю клітковини, яка визначає в основному її механічні, фізико-хімічні та хімічні властивості, є лінійна конформація її молекул, яка зміцнена внутрішньомолекулярними водневими зв'язками. Лінійні макромолекули клітковини, розташовуючись приблизно паралельними пучками, утворюють за рахунок додаткових міжмолекулярних водневих зв'язків структури, регулярні у трьох вимірах, що характерно для кристалів. У волокні клітковини між кристалічними фрагментами розташовуються аморфні, наявністю яких обумовлена висока механічна міцність і нерозчинність волокон. Набрякання і реакційна здатність також пов'язані з більш легко проникними для хімічних реагентів аморфними фрагментами.

Клітковина виконує роль опорного матеріалу і є складовою частиною оболонок рослинних клітин. Клітковина має високу механічну міцність, розщеплюється спеціальним ферментом целюлазою в організмі травоїдних тварин. Ферменти шлунково-кишкового тракту людини не розщеплюють клітковину, тому її відносять до баластних речовин або харчових волокон. Клітковина посилює виділення жовчі, що сприяє кращому виведенню з організму холестерину. Ця її властивість використовується в лікувальному харчуванні при захворюваннях печінки, жовчного міхура, а також при атеросклерозі. ЇЇ призначають призначають при надмірній повноті та цукровому діабеті через здатність викликти відчуття ситості.

Клітковина – це волокниста речовина, міцна, без кольору, без запаху, не дає забарвлення з йодом, не розчиняється у воді і органічних розчинниках. Розчиняється в деяких розчинниках (наприклад, реактив Швейцера).

Геміцелюлози — гетерополісахариди із порівняно невисокою молекулярною масою. Вони мають більш менш лінійну структуру молекул, але не утворюють фібрилярних структур і разом з пектиновими речовинами, які побудовані в основному з залишків уронових кислот, відіграють у клітинній стінці рослини роль матеріалу – цементу. До геміцелюлоз відносяться такі гетерополісахариди, як глюкоманани, галактоманани, ксилани, що містять у бокових ланцюгах залишки манози, галактози, арабінози, ксилози, глюкози та інших моносахаридів. Геміцелюлози широко використовуються для одержання кормових та харчових продуктів. Геміцелюлози відносяться до групи харчових волокон, які необхідні для нормального травлення. Вони впливають на ліпідний обмін, грають роль ентеросорбентів, знижують вміст холестерину, сорбують мікрофлору, солі важких металів.

Фрагмент молекули геміцелюлози глюкоманану

До пектинових речовин відносяться поліуроніди, які присутні у розчинній або нерозчинній формі практично у всіх рослинах та деяких водоростях. Нерозчинні пектинові речовини, такі як протопектин, скидають більшу частину міжклітинної речовини і первинної стінки молодих рослинних клітин. Особливо багаті протопектином тканини, клітини яких не мають вторинної стінки, наприклад м'якоть плодів. Розчинні пектинові речовини містяться в основному у соках рослин. При дозріванні і зберіганні плодів нерозчинні форми пектину переходять в розчинні, з цим пов'язано пом'якшення плодів при дозріванні і зберіганні. Перехід нерозчинних форм пектину в розчинні відбувається під час теплової обробки рослинних продуктів. '

Найбільша кількість пектинових речовин знаходиться в плодах і коренеплодах. Отримують пектини з яблучних вичавків, буряка, кошиків соняшнику, цитрусових.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.