Характеристика углеводов пищевых продуктов

Общая характеристика крахмала и крахмальных полисахаридов

Характеристика углеводов пищевых продуктов

ЛЕКЦИЯ 2.2.

ТЕМА: ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕВОДОВ КАК КОМПОНЕНТОВ СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРХ.

3. Характеристика растительного сырья, как источника углеводов

Одним из важнейших компонентов питания человека являются углеводы. Их употребляется гораздо больше, чем жиров и белков, они составляют 60% суточной калорийности рациона, содержатся в основном в продуктах растительного происхождения. В основном в состав углеводов входят: углерод, водород, кислород и некоторые включения. Источником углеводов в нашем питании являются главным образом полисахариды (крахмал), дисахариды (сахароза, лактоза) и моносахариды (глюкоза и фруктоза).

Источник крахмала – зерновые, бобовые, картофель. На долю крахмала приходится примерно 80% всех потребляемых человеком углеводов. Сахара являются одной из важнейших составных частей плодов и овощей, где они находятся в растворённом состоянии в клеточном соке. Углеводы составляют ¾ сухой массы продуктов растительного происхождения.

Таблица 4.1. Углеводы зерна и продуктов его переработки (%)

Продукт	Крахмал	Сахара	Клетчатка, гемицеллюлозы и др.	Всего
Пшеница	52-55	2-3	8-14	60-70
Мука пшеничная	67-68	1,7-1,8	0,1-0,2	73-74
Макароны	62-69	1,7-4,6	0,1-0,2	72-75
Рис			4-10	63-64
Гречка	63-64		1-2	67-68
Кукуруза		2,5-3	6-10	67-70

Плоды и ягоды содержат от 3 до 15% сахаров: в винограде 14-23%, в бананах – до 18%. В яблоках и грушах преобладает в основном фруктоза, сахарозы содержится не более 1/4 общего количества сахаров, абрикосы и персики содержат до 4/5 сахарозы, в вишнях сахарозы не более 1%, а в кизиле она совсем отсутствует. Употребляемый сахар-рафинад является почти чистой сахарозой (99,9%).

Таблица 4.2. Содержание углеводов в плодах (%)

Вид	Сахара	Пектиновые вещества	Клетчатка	Всего углеводов
Сахароза	Глюкоза	Фруктоза
Яблоки	3,0	3,8	8,1	1,1	0,6	11-17
Персики	6,3	5,1	4,4	0,6	1,0	17-18
Виноград	0,6-4,0	8-10	7-10	0,6	0,6	17-25
Лимон	0,9	0,6	0,6	1,1	0,5	3-4
Земляника	0,4	2,8	3,3	1,6	1,4	9-10

В овощах сахаров мало – 2-3%. Исключение составляет свекла – 7,1%, морковь – 6,4%. В фасоли сахаров содержится до 5%, они представлены сахарозой и тетрасахаридом – стахиозой. Стахиоза содержится также в чечевице и сое. В пшеничной муке содержание сахара зависит от сорта, чем выше сорт – тем меньше сахара, в среднем до 1%, в молоке содержится лактоза 4,6-4,8%, в мясе и яичном белке содержится немного глюкозы.

Углеводы являются одним из основных источников энергии, составной частью ряда важнейших соединений живой клетки (нуклеиновых кислот и др.), а для растительных клеток ещё и главным строительным материалом. Оболочки этих клеток состоят преимущественно из углеводов.

Классификация углеводов из-за их широкого распространения достаточно затруднена. Согласно принятой в настоящее время классификации, углеводы делятся на простые (моносахара) и сложные (полисахариды). Сложные углеводы, которые при полном гидролизе способны образовывать моносахариды, в зависимости от молекулярной массы делятся на олигосахариды («oligos» –несколько) и высшие сахара (Рис.4.1).

Рис. 4.1. Классификация углеводов

Моно- и олигосахариды в большинстве растворимы в воде и имеют сладкий вкус. Высшие сахара – мало или полностью нерастворимы и не имеют сладкого вкуса.

Моносахариды: Ø арабиноза; Ø ксилоза; Ø рибоза; Ø дезоксирибоза; Ø глюкоза; Ø фруктоза; Ø манноза; Ø галактоза; Ø сорбоза; Ø рамноза.

Олигосахариды: Ø сахароза; Ø мелибиоза; Ø мальтоза; Ø лактоза; Ø трегалоза; Ø гентиобиоза; Ø целлобиоза; Ø рафиноза; Ø стахиоза

Полисахариды: Ø крахмал; Ø гликоген; Ø инулин; Ø клетчатка; Ø гемицеллюлоза; Ø пектиновыевещества; Ø слизи; Ø агар-агар;

Основные группы углеводов представлены следующим образом:

Моносахариды – это простые сахара, молекулы которых представляют собой одну неразветвлённую углеродную цепь, имеющую от трёх до девяти атомов углерода. В зависимости от числа атомов углерода моносахариды называют триозами, тетрозами, пентозами, гексозами или гептозами.

Глюкозу называют иначе виноградным сахаром из-за высокого содержания её в винограде. В чистом виде глюкоза усваивается организмом лучше всех других углеводов, поэтому в медицинской практике её используют для инъекций. В растительных тканях глюкоза содержится не только в свободном виде, но и входит в состав многих олигосахаридов (мальтозы, сахарозы, лактозы, рафинозы), а также ряда глюкозидов. Из глюкозы построены такие полисахариды, как целлюлоза, крахмал, гликоген.

Излишек глюкозы в организме угнетает действие поджелудочной железы, которая вырабатывает инсулин, что может привести к возникновению сахарного диабета.

Фруктоза содержится почти во всех плодах, поэтому её называют плодовым сахаром. Фруктоза – самая сладкая из всех сахаров. Менее сладкой является сахароза, затем – глюкоза, ксилоза, мальтоза, галактоза. Высокая сладость, например, арбузов, содержащих относительно мало сахаров (7%), объясняется тем, что они представлены преимущественно фруктозой.

Фруктоза в большей степени задерживается в организме печенью и поэтому меньше поступает в кровь. Установлено также что фруктоза значительно меньше, чем другие сахара, вызывает кариес зубов.

Олигосахариды представляют собой углеводы, построенные из небольшого количества моносахаридов. Наиболее распространены дисахариды, образующиеся при соединении двух моносахаридов с выделением воды. В плодах и овощах к наиболее часто встречающимся олигосахаридам относится сахароза и мальтоза.

Сахароза – обычный сахар, используемый в повседневном питании, в наибольшем количестве содержится в сахарной свекле и сахарном тростнике, поэтому её называют свекловичным или тростниковым сахаром. Под действием соответствующих ферментов или при нагревании с кислотами сахароза распадается (гидролизуется), образуя смесь из глюкозы и фруктозы, которая называется инвертным сахаром, а сам процесс гидролиза – инверсией. Чем кислее раствор, тем интенсивнее идёт гидролиз сахарозы. В кислых растворах она гидролизуется почти в тысячу раз быстрее других дисахаридов – мальтозы и лактозы.

Мальтоза – больше всего ее содержится в солоде, который образуется в прорастающих семенах как продукт ферментативного расщепления крахмала, поэтому её часто называют солодовым сахаром. При гидролизе мальтозы образуются две молекулы глюкозы.

Лактоза – или молочный сахар состоит из остатков галактозы и глюкозы.

Среди олигосахаридов наиболее распространены рафиноза и стахиоза.

Рафиноз а – состоит из остатков глюкозы, галактозы и фруктозы, входит в состав сахарной свеклы и морских водорослей.

Стахиоза – содержит два остатка галактозы, глюкозу и фруктозу, входит в состав клубнеплодов.

Полисахариды – сложные углеводы, состоящие из большого числа (сотен и тысяч) остатков моносахаридов, обладающие поэтому высоким молекулярным весом. В отличие от простых сахаров они не сладкие.

В ряде растворителей (в воде обычно нерастворимы) дают коллоидные растворы. По химическому составу полисахариды делят на гомополисахариды, построенные из остатков какого-либо одного моносахарида (глюкозы, фруктозы и т. д.), и гетерополисахариды, состоящие из остатков различных моносахаридов и их производных.

Важное значение имеют гомополисахариды, состоящие из глюкозы и называемые глюканами. К ним относятся широко распространенные в овощах и плодах крахмал, клетчатка, гликоген.

Важнейшими гетерополисахаридами являются гетерогемицеллюлозы, пектиновые вещества.

Полисахариды делятся так же на те, которые перевариваются организмом человека – крахмал, гликоген, частично пектин, гемицеллюлозы, и не перевариваются, которые называют пищевыми волокнами.

Товароведно-технологическая характеристика углеводов и их общие технологические функции

По товароведной классификации углеводы в предприятиях питания находятся в виде выделенных продуктов – сахара, меда, искусственного меда, сиропов. Из полисахаридов наиболее распространенными являются крахмал, модифицированные крахмалы, патока, глюкоза, саго.

В виде товарного продукта на предприятии находятся пектины, сульфатированные полисахариды – агар, агароид, фурцеллоран, карагенан.

С точки зрения технологического процесса среди полисахаридов в отдельную группу выделяют гидроколлоиды природного происхождения, которые в технологической практике используются как функциональные добавки со свойствами полимеров за счет своей способности образовывать водные коллоиды и проявлять эффект загустевания или гелеобразования.

Гидроколлоиды выполняют следующие технологические функции:

Ø загустителей – благодаря способности повышать вязкость;

Ø студнеобразователей – благодаря способности изменять структуру с жидкой на постоянную;

Ø стабилизаторов – делают возможным сохранение постоянной структуры на протяжении определенного времени.

Гидроколлоиды делятся на две группы:

1) Гидроколлоиды природного происхождения.

Во-первых, выделяются из растений (гуми) – гумиарабик, карайа, трагаканта, клей вишни, сливы,

Во-вторых, это экстракты, полученные физическими или химическими методами из:

Ø семян (мука семян рожкового дерева);

Ø водорослей (агар-агар, агароид, фурцеллоран, альгинаты);

Ø растительного сырья (пектин, гемицеллюлоза);

Ø сырья морского происхождения (хитин, хитозан);

Ø микроорганизмов (ксантан, декстран).

2) Искусственные гидроколлоиды, полученные различными методами модификации природного сырья – метилцеллюлоза (МЦ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), натрийкарбоксиметилцеллюлоза (NaКМЦ) и т.д

Гидроколлоиды растительного происхождения, принадлежащие к категории пищевых волокон, используются в качестве студнеобразователей, загустителей и характеризуются:

Ø способностью к набуханию;

Ø удерживанию большого количества воды;

Ø повышению вязкость растворов при увеличении концентрации;

Ø способностью в определенных условиях образовывать студни с определенной текстурностью;

Ø выступать в роли криопротекторов, изменяющих скорость льдообразования и характеристику кристаллов льда.

При использовании пищевых волокон в диетическом питании особенно важна их способность «имитировать» состояние насыщенности и притуплять чувство голода, связывать воду в кишечном тракте.

Среди технологических свойств моносахаридов и дисахаридов важнейшей в технологическом процессе является их способность придавать пищевым системам сладкий вкус.

По ощущению сладости (если сахарозу считать за 100%), фруктоза характеризуется величиной 173, глюкоза – 74, мальтоза – 32, лактоза – 16.

Полисахариды не имеют сладкого вкуса, но во время гидролиза крахмала накапливаются декстрины, имеющие сладкий вкус, например, патока – продукт неполного кислотного гидролиза крахмала.

На современном этапе развития технологии остро стоит проблема снижения калорийности продукции. В связи с этим широкое применение находят заменители сладкого вкуса, к которым относя сорбит, ксилит, некоторые спирты, сахарин, аспартам, цикламат, стевиозид.

Сорбит – шестиатомный спирт С₆Н₈(ОН)_6. Сладость относительно сахара составляет 0,48. получают восстановлением глюкозы, в количестве 7% содержится в рябине.

Ксилит – пятиатомный спирт, получаемый восстановлением ксилозы. По сладости близкий к сахару, используется в диетпитании, продуктам придает охлаждающий эффект, ощущаемый при потреблении.

Сахарин – искусственное соединение, в 400…500 раз слаще сахара. В незначительных количествах безвреден для организма, полностью из него выводится.

Аспартам – синтетическое соединение, состоит из аспарагина, фенилаланина и метилового спирта, предельная норма потребления – 40 мг на 1 кг массы тела.

Стевиозид – гликоалкалоид, получают из растительного сырья, слаще сахара в 200…300 раз.

Простые сахара по технологическим свойствам характеризуются как признанные структурообразователи, которые значительно влияют на органолептические показатели изделий, определяя их консистенцию. Способность к структурообразованию зависит от многих технологических факторов и состояния сахаров. Например, ощущение коллоидности в напитках определяет концентрация сахара; в процессе варки растворы сахара образуют сиропы, которые достаточно широко используются; сахар способен образовывать стеклоподобные тела в процессе карамелизации, что используется при производстве карамелей, козинак и т.д.

Сахаристые вещества в технологическом плане характеризуются высокой растворимостью и гигроскопичностью, в технологическом процессе могут выступать как выраженные дегидрататоры, т.е. могут извлекать излишки влаги из пищевых систем, которая используется на их растворение. Такая способность к дегидратации позволяет использовать сахар как специфический панировочный материал. Такое свойство обуславливает использование сахара как природного консерванта, что используется в приготовлении кондитерских кремов, сгущенного молока, джемов, подварок, повидла и т.д.

Среди особенных технологических свойств сахаров является их способность гидролизоваться и ферментативно расщепляться до спиртов или органических кислот. Сахаристые вещества в технологическом процессе используются так же как стабилизаторы белковых веществ и витаминов, как при нагревании, так и при замораживании.

Кроме того, в определенных условиях сахара могут изменять цвет (карамелизация и меланоидинообразование), образовывать в процессе деструкции летучие и ароматические вещества, что изменяет органолептические показатели изделия. Благодаря таким свойствам сахара нашли широкое применение в разнообразных технологических процессах.

Изменение свойств сахара и сахаристых веществ под влиянием технологических факторов

В процессе технологической обработки содержащихся в пищевых продуктах сахара значительно изменяются и оказывают существенное влияние на качество готовых изделий.

Наиболее существенные изменения сахара претерпевают при гидролизе (ферментативном и кислотном), а глубокий распад сахаров происходит при брожении, карамелизации, меланоидинообразовании.

Дата добавления: 2017-01-13