Химический состав продовольственного сырья и пищевых продуктов

     Жир является важным источником энергии: при окислении 1 г жира в организме выделяется 38,9 кДж, или 9,3 ккал, тепла; кроме того, жир служит носителем жирорастворимых витаминов А, Д, Е, К.

     По  химической природе жиры представляют собой смесь триглицеридов (сложные  эфиры трехатомного, спирта глицерина) жирных кислот. На долю жирных кислот, обусловливающих различия в физических и химических свойствах жиров, приходится 90% молекулы триглицерида. В большинстве  жиров растений и наземных животных содержится пять-восемь жирных кислот, в жирах морских животных и рыб — несколько десятков, а в некоторых жирах растительного происхождения находится преимущественно одна кислота: в оливковом масле — олеиновая, в касторовом — рицинолевая.

     В природных жирах жирные кислоты  чаще всего встречаются в цис-

     Жирнокислотный  состав жиров и процессы, происходящие в них при хранении и переработке, характеризуются следующими показателями: кислотным числом, числом омыления, йодным числом.

     Кислотное число, определяемое количеством миллиграммов КОН, необходимым для нейтрализации свободных жирных кислот в одном грамме жира, являются важным показателем свежести жира. При длительном хранении жиров в неблагоприятных условиях оно возрастает в несколько раз. Свободные жирные кислоты в жирах образуется в результате окислительных превращений или гидролитического распада глицеридов.

     Число омыления измеряются количеством миллиграммов КОН, необходимым для нейтрализации свободных и связных глицерином жирных кислот, получающих при омылении одного грамма жира. Оно зависит от среднего молекулярного веса входящих в жир кислот и является относительным показателем природы жира. Число омыления в сочетании с кислотным числом показывает глубину окислительной порчи жира с накопление низкомолекулярных кислот.

     Йодное  число (коэффициент непредельности) определяется количеством граммов йода, которое требуется для полного насыщения 100 граммов жира. Величина этого числа зависит от природы жира: для говяжьего —32-47, для свиного — 46—66; для бараньего —31—46, для подсолнечного масла – 114-119.

     Химически чистые жиры, как правило, не имеют  запаха и вкуса. При комнатной, температуре  твердые жиры белового цвета, а жидкие —бесцветные и прозрачные. В природных  жирах животного растительного  происхождения имеются сопутствующие  вещества: вкусовые и ароматические, красящие, белковые, липоиды, влага, витамины, ферменты, воска и др. Белый цвет имеют жиры бараний, свиной и кокосовое масло. Желтоватый цвет натуральных растительных жиров говяжьего жира и коровьего масла обусловлен наличием в них каротина и карротиноидов, а зеленые оттенки оливкового и конопляного масел - хлорофиллом.

     Вкус  и запах природных жиров и  масел зависят от присутствия  в них специфических для каждого  вида летучих ароматических веществ  растворимых в жирах эфиров, спиртов, кислот, кетонов и др. Особенности вкуса коровьего и кокосового масел, жиров рыб и морских животных обусловлены жирнокислотным составом. Вкус и запах жиров могут изменяться во время их производства, переработки и хранения.

     Жирорастворимые витамины А и Д содержатся главным  образом в молочных и печеночных жирах, витамин Е – в растительных маслах, витамин К – в конопляном масле.

     В виде коллоидных растворов и в  виде молекулярных соединений с фосфатидами  в жирах находятся белки и  углеводы как остатки тканей, из которых добывались жиры. Из неомыляемых  щелочами веществ в жирах содержатся стерины, а также высокомолекулярные ненасыщенные углеводороды, которых  мало в растительных маслах и больше в жирах рыб и морских животных.

     Из  ферментов в жирах и маслах имеется липаза, а в растительных маслах, кроме того, липоксидаза.

     В процессе получения жиров, а также  при неблагоприятных условиях их хранения в них накапливаются  свободные жирные кислоты вследствие распада как самих жиров, так  и сопутствующих веществ. При  этом образуются гидроперекиси, перекиси, альдегиды, кетоны, полимеры и другие вещества, незначительные количества которых существенно изменяют вкус и запах природных жиров, снижают  их пищевую ценность.

     При смешивании жидких жиров с большим  количеством воды незначительная часть  их переходит в раствор, основная же масса жира образует неустойчивую быстрорасслаивающуюся водную эмульсию. Для получения прочных прямых эмульсий (масло/вода) и обратных (вода/масло) необходимо вводить эмульгаторы. Растворимость  воды в жире при 100°С не выше 1%.

     Химические  свойства жиров проявляются в реакциях гидролиза, окисления и гидрогенизации. Ускорение или замедление этих реакций обусловлено влиянием находящихся в природных жирах сопутствующих веществ, которые иногда оказывают специфическое воздействие на характер происходящего процесса и сами претерпевают различные превращения.

     К липоидам, встречающимся в тканях в свободном состоянии и в виде липопротеидов, относят фосфатиды, стерины, цереброзиды и воска.

     Фосфатиды — сложные эфиры глицерина с жирными кислотами и фосфорной кислотой, которая, в свою очередь, соединена с азотистым основанием. К фосфатидам относят лецитин, кефалин, серинфосфатиды, ацетальфосфатиды, инозит-фосфатиды и сфингомиелины.

     Наиболее  изученные и часто встречающиеся  фосфатиды – лецитин, кефалин, серинфосфатиды – в больших количествах входят в состав нервной ткани и внутриклеточных  структур.

     Белки — незаменимая часть пищи, необходимая для строения тканей тела и восстановления отмирающих клеток образования ферментов, витаминов, гормонов и иммунных тел; они способны выравнивать кислотно-щелочные сдвиги в организме; без белков невозможно существование живого организма. «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмену веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению, белка».

     Под влиянием протеолитических ферментов  белки пищи расщепляются на аминокислоты, из которых синтезируются белки, необходимые для построения тканей организма человека.

     Из  образующихся при расщеплении белков 20 аминокислот построения тканей организма  ежедневно требуются аминокислот, называемых незаменимыми ( лизинг — 3-4г, триптофан – 1г, фенилаланин— 2 - 4 г, лейцин— 4—6 г, изолейцин – 3 – 4 г, метионин — 2— 4 г, метионин – 4 г, треонин – 2 – 3 г.). Другие же аминокислоты могут заменяться или синтезироваться. Аминокислоты аргинин и гистидин считаются условно незаменимыми: их синтез в организме всегда полностью обеспечивает его потребности. Суточная потребность человека в заменимых аминокислотах (г): аргинин— 6, гистидин — 2, цистин— 2— 3, тирозин – 3 – 4, аланин — 3, серии — 3, глутаминовая кислота – 16, аспарагиновая кислота— 6, пролин— 5, гликокол – 3.

     Степень полноценности белков, содержащих все  незаменимые аминокислоты, зависит  от их оптимального соотношения, которое  в указанной выше последовательности должно быть следующим: (3,2 – 4,6); (2 - 4); (4 - 7); (2,9 - 4); (2,2 – 3,5); (3,2 – 4,2); (2 – 2,7); гистидин (для детей) – 1,5. Вели какая-то аминокислота входит в рацион питания в меньшем  количестве, то и другие аминокислоты не полностью используется для синтеза  белков организма человека. Особенно важными независимыми аминокислотами считаются триптофан, метионин и  лизин.

     Наиболее  полноценны белки  мышечной ткани мяса, рыбы, молока, картофеля, гречневой крупы, сои, бобов, гороха. Белки  растительного происхождения (проса, кукуруза и др.). фасоль, чечевица, соя, горох  выгодно отличаются от других белков растительного происхождения содержанием большого количества незаменимых аминокислот – триптофана и лизина.

     Сочетание белков животного и растительного  происхождения ценность белкового  питания. Поэтому в рационе питания  должны включаться пр6дукты, содержание как те, так и другие белки; например зерномучные продукты, богатые аргинином и цистином, целесообразно сочетать с молоком, богатым лизином.

     Такие белки, как миозин, коллаген, кератин, представляющие аминокислотные волокнистые, цепи, вытянутые в длину (спираль  значительно развернута), называют фибриллярными (от латинского фибрилла — волокно). Большинство же белков животных и растений имеют сильно шаровидную форму.

     Все белки по составу делятся на простые (протеины), при гидролизе которых  получаются только аминокислоты и аммиак, и сложные (протеиды), при гидролизе  которых получаются аминокислоты и  небелковые вещества – глюкоза, липоиды, красящие вещества, нуклеиновые кислоты  и др.

     К протеинам относятся: альбумины, глобулины, глютелины, протамины, гистоны, протамины, склеропротеины.

     Альбумины (альбумин молока, яиц, сыворотки крови; миоген и миоальбумин мышечной ткани мяса; лейкозин пшеницы, ячменя, ржи; легумилин гороха, сои, бобов) растворимы в воде, при температуре 70ºС (миоальбумин при 45ºС, миоген при 60ºС) свертываются и выпадают в осадок в виде густых хлопьев денатурированного белка; некоторые из них получены в кристаллическом виде. Это хорошие для питания (особенно молодых организмов) белки, содержащие аминокислоту цистин. Образование пенки на молоке, загустение содержимого яиц при варке объясняются денатурацией альбуминов. Чтобы предупредить перехода альбуминов в холодильную воду, продукты, содержащие их, например яйца, при варки кладут в горячую воду.

     Глобулины (фибриноген крови; миозин и актин мышечной ткани мяса; глобулин яиц, сыворотки, молока; фазелин фасоли; эдестин бобов и гороха; орхин арахиса; глицинин сои; туберин картофеля и др.) нерастворимы в воде, но растворимы в растворах натуральных солей, хорошо «высаливаются», при нагревании свертываются; некоторые из них получены в кристаллическом виде. Растительные глобулины содержат больше азота, чем животные, они труднее свертываются и «высаливаются», широко распространены. Потери белковых веществ мяса, посоленного до варки, за счет растворения глобулинов значительно большие, чем сваренного без соли.

     Глютелины (глютенин пшеницы и ржи; оризенин риса; глютелины кукурузы, ячменя, овса) растворяются только в слабых растворах щелочей.

     Проламины (глиадин пшеницы и ржи; гордеин ячменя; авенин овса; зеин кукурузы) нерастворимы в воде, но растворяются в 60—80%-ном спирте.

     Гистоны (глобин, входящий в состав гемоглобина крови и миглобина мяса, обусловливающий окраску крови и мяса) —белки основного характера.

     Протамины (клупеин молок сельди; сальмин молоки лососей; стурин молок осетра; екумбрин молок скумбрии и др.) растворимы в воде, обладают сильнощелочной реакцией.

     Склеропротеины (коллаген костей; эластин соединительной ткани; хитин панциря раков и др.) нерастворимы в воде, в разведенных кислотах и щелочах; коллаген при нагревании с водой переходит в желатин, который при охлаждении застывает, образуя студень. На этом свойстве и желатина основано приготовление заливных блюд.

     К протеидам относятся: фосфопротеиды, нуклеопротеиды, хромопротеиды, глюкопротеиды, липопротеиды.

     Фосфопротеиды (казеин молока; вителлин куриного яйца; ихтулин икры рыб) состоят из простого белка и фосфорной кислоты; в воде нерастворимы, играют важную роль в питании зародышей животных и молодого растущего организма.

     Нуклеопротеиды —соединения протаминов и гистонов с нуклеиновыми кислотами, содержатся в клеточных ядрах, играют важную роль в жизнедеятельности организма.

     Хромопротеиды (гемоглобин крови; миоглобин мыщечной ткани) представляют собой соединения белка глобина и красящего вещества.

     Глюкопротеиды (белки хрящей и слизистых оболочек) состоят из простых белков и глюкозы.

     Липопротеиды (белки, содержащие фосфатид) входят в состав протоплазмы и хлорофилловых зерен.

     При сушке, посоле, стерилизации и других видах  переработки пищевых  продуктов природные  белки изменяются. Так, при посоле мяса уменьшается общее  количество солерастворимых  белков, при вымачивании  соленой рыбы также  уменьшается содержание в ней белков. Поэтому кулинарную обработку пищевых продуктов следует вести так, чтобы свести к минимуму потери белков .и снижение их физиологической ценности.

     К белковым азотистым  веществам относятся продукты белков (полипептиды, аминокислоты) или образующие при порче товаров (амины, аммиак и др.), а также алкалоиды (пиперин, перца, никотин, соланин, кофеин чая, твобремин какао), пуриновые основания, меланоидины, меланины (темноокрашенные продукты окисления аминокислоты тирозина), нитриты (соли азотистой кислоты). и др. Полипептиды и аминокислоты полезны для организма как белки; входящие в состав нуклеотидов пуриновые основании являются биологически активными веществами; кофеин и твобремин возбуждают нервную и сердечно-сосудистую повышает аппетит и усвояемость пищи; никотин, соланин, амины – ядра; меланоидины, меланины и витрины пищевой ценности не имеют.