Химический состав продовольственного сырья и пищевых продуктов

     Азотистые вещества при обработке продуктов  претерпевают сложные превращения, приводящие к изменению цвета. Потемнение продуктов, сопровождающееся иногда появлением постороннего запаха и специфического вкуса, например, при очистке картофеля, грибов, яблок, овощей, молока, яиц, при  выпечке хлеба, приготовлении плодоягодных и овощных соков, кондитерских изделий, во время хранения; некоторых продуктов.

     Ферменты-— особые вещества белковой природы, вырабатываемые живой клеткой и являющиеся органическими катализаторами биохимических процессов и реакций в организме И. П. Павлов указывал, что эти вещества играют огромную роль, обусловливая те процессы, благодаря которым осуществляется жизнь. Ферменты могут действовать как внутри клеток (внутриклеточные), так л и вне клеток (внеклеточные), причем в клетках они одних условиях способствуют расщеплению веществ на составные части, а в других – синтезу; вне клеток ферменты только расщепляют вещества.

     Действие  ферментов строго специфично для каждой реакции требуется определенный фермент. Активность, ферментов связана с состоянием структурных элементов клетки, в которых они сосредоточены. Эта активность очень велика: ничтожное количество ферментов вызывает изменение большой массы вещества. Она зависит от концентрации субстрата, условий процесса, главным образом от температуры, реакции среды (для действия желудочного фермента пепсина требуется сильнокислая среда, а для трипсина —слабощелочная) и присутствия окислительных или восстанавливающих агентов. Оптимальная температура для действия растительных ферментов примерно 50—60°С, а ферментов животного происхождения 40—50°С. При низких температурах ферменты не разрушаются, но становятся не активными; при повышении температуры активность восстанавливается, но при 70-80^ºС и выше ферменты разрушаются полностью (при пастеризации, стерилизации, бланшировке и кипячении продуктов). Одни вещества например вещества с группой SH, повышают активность ферментов, другие, напри мер соли тяжелых металлов, снижают ее.

     Регулируя активность ферментов созданием  соответствующей реакции среды, можно управлять скоростью катализируемых ими процессов, деятельностью ферментов; содержащихся пищевых продуктах, и  благодаря этому осуществлять производство и хранение многих товаров (получение ви и чая хранение зерна, картофеля, плодов и овощей и др.)

     Ферменты. могут быть простыми или однокомпонентными, и сложными, или двухкомпонентными, стоящими из простого белка (эта часть  называется коферментом) и его активной части (простетической группы - витамины В1, В2, В6, РР, атомы металлов, неклеотиды, геминовая группа).

     В соответствии принятой Международным  биохимическим союзом номенклатурой  ферментам присваивают наименования в зависимости от типа катализируемых ими реакции. Однако эти наименования очень сложны, поэтом за каждым ферментом  сохранено и старое название, обычно состоящее из названия вещества, на которое действует фермент и  окончания «аза» (сахароза - сахараза), или названия катализируемого процесса (гидролиз - гидролазы). Все ферменты по новой классификации разделены  на на шесть классов: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы.

     Очень велика роль ферментов в процессах переработки пищевого сырья и при хранении продуктов. Под действием ферментов происходит созревание сыров, мяса, рыбы при посоле, чая и вин, в результате которого продукты приобретают определенный вкус и аромат. Такие отрасли пищевой промышленности, как сыроварение, вяление рыбы, бродильная промышленность, производство кисломолочных продуктов, квашение овощей, хлебопечение и другие, основаны на ферментативных процессах. Правильный подбор микрофлоры при производстве товаров существенно влияет на качество продукции. Процессы пищеварения и обмен веществ в организме также происходят под катализирующим действием ферментов.

     Ферментативные  реакции протекают при невысокой  температуре очень быстро и без нежелательных изменений продукта, так как вносимые в небольших количествах ферменты воздействуют только на определенную составную часть сырья, не вызывая изменений остальных веществ.

     Обработка ферментами растительного и животного  сырья положительно влияет на качество получаемых из него продуктов. Добавление ферментов к пшеничной муке сокращает  процесс хлебопечения и улучшает вкус хлеба. Процесс осветления фруктовых соков, можно ускорить с помощью ферментов. Обработка мяса ферментными препаратами папаина, фицина, бромелина, панкреатина и других ускоряет процесс его созревания, улучшает вкус, способствует размягчению жестких частей мясной туши. Для, предохранений мяса, рыбы, жиров, майонеза, сыра, сухого молока, пива, соков и других пищевых продуктов от порчи во время хранения используют фермент глюкозооксидазу, выделяемый из некоторых видов плесеней. В присутствии кислорода глюкозооксидаза окисляет глюкозу, превращая ее в глюконовую кислоту и перекись водорода.

     В некоторых случаях ферменты вызывают ухудшение качества или порчу пищевых продуктов: почернение очищенного картофеля, потемнение грибов, яблок, разрушение витамина С, прогоркание и осаливание жиров, прокисание, брожение и гниение продуктов.

     Для снижения активности ферментов при  хранении скоропортящихся продуктов  их помещают в камеры с низкой температурой или принимают меры к инактивации  ферментов.

     Органические  кислоты в пищевых продуктах встречаются в свободном состоянии в виде кислых и средних солей органические кислоты: муравьиная, уксусная, молочная, лимонная, яблочная, щавелевая, винная, бензойная (точнее ее кислые соли). Они обуславливают вкусовые качества продуктов.

     Пищевые кислоты различаются  по вкусовым ощущениям: у лимонной кислоты  чистый кислый не вяжущий  вкус, у винной —  кислый вяжущий, а  у яблочной — кислый мягкий невяжущий. Продукты приобретают привкус этих кислот, если они присутствуют в них даже в небольших количествах.

     Пища, содержащая определенное количество кислот, оказывает сильное возбуждающее действие на пищеварительные железы и хорошо усваивается организмом. Входящие в небольших количествах  в состав квашеных и маринован  продуктов кислоты способствуют их лучшей сохраняемость. Содержание в  виноградных винах летучих органических кислот в количестве до 0,1% улучшает их аромат. Небольшое количество летучих  жирных кислот в сырах улучшает их качество.

     Дневная потребность взрослого человека в кислотах (около 2г) удовлетворяется  за счет овощей, плодов и кисломолочных  продуктов.

     По  кислотности судят о процессах, происходящих при производстве продуктов  и их хранении. Кислотность может  являться следствием биохимических  процессов в результате деятельности микроорганизмов (скисание молока, квашение капусты) или действия вредной микрофлоры на продукту при хранении (скисание вина и пива под действием уксусно-кислотных  бактерий). Кислоты молочная, пропионовая, масляная образуются при соответствующих видах брожения (молочнокислое, пропионовокислое), которое происходит при выработке пищевых продуктов.

     Состав  кислот в продуктах, созревающих  при хранении, значительно изменяется. При длительном хранении в неблагоприятных  условиях в пищевых жирах, например, увеличивается количество свободных  жирных кислот.

     Кислотность бывает активной и титруемой.

     Титруемая кислотность выражается количеством миллилитров раствора щелочи, пошедшей на нейтрализацию кислот, содержащихся во взятой навеске исследуемого продукта. При титровании, кроме кислот, часть щелочи связывается кислыми солями, а также белками, аминокислотами.

     Активная  кислотность зависит от степени  диссоциации кислот, т.е. от количества ионов водорода; она точнее характеризует интенсивность вкуса продукта. Кислый вкус начинает восприниматься при наличии в 100 мл раствора 6 мг винной кислоты, 13,2 мг уксусной, 10,7 мг яблочной, 15,4 мг лимонной, 20,7 мг молочной.

     Для улучшения вкуса приготовленной пищи на предприятиях общественного  питания применяют в виде раствора уксусную и лимонную кислоту.

     Витамины  — это низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, отсутствие которых в пище нарушает нормальный обмен веществ в клётка организма и вызывает ряд тяжелых заболеваний. Благотворное влияние на организм человека витамины оказывав лишь при условии присутствия в пище других составных веществ, например белков, углеводов, минеральных солей. Большинство витаминов синтезируется растениями, некоторые могут синтезироваться клетками животных тканей и органов или микрофлорой желудочно-кишечного тракта.

     В зависимости от способности к  растворению наиболее важные и изученные  витамины подразделяют на две группы: растворимые в жирах — А, Д, К, Е и растворимые в воде—  С, РР, В1, В2, В6, В12, В15, парааминобензойная, фолиевая и пантотеновая кислоты, биотин, инозит, холин.

     Количество  витаминов в суточном рационе  человека должно быть следующим (в мг): А—1,5—2,5; Д—от 0,04 (для детей) до 0,25 (для  взрослых); Е—2 – 6; К — 2; С — 70—100; В1—1,5—2; В2 —2—2,5; В6 —2 – 3; В12 – 0,005—0,8; РР—15—20; Р—25; биотип —0,15 – 0,3; холин  — 500—1000; пантотеновая кислота— 5 – 10; фолиевая кислота — 0,1—0,5; инозит – 1000 – 1500. Содержание витаминов в  пищевых продуктах зависит от способов их обработки и режимов  хранения, а в растительных продуктах (плоды, овощи и др.), кроме того, от условий произрастания.

     Ниже  приводится характеристика важнейших  витаминов, содержащихся в пищевых  продуктах.

     Источниками витаминов группы А являются: жир печени рыб, шпинат, морковь, капуста, лук зеленый, томаты, печень говяжья, яичный желток, масло сливочное, сыр. В некоторых овощах и плодах содержаться ά, β, и γ каротины и криптоксантин (или каротиноиды), которые в организме превращаются в витамин А и поэтому их называют противитаминов А. Витамин А и каротиноиды хорошо сохраняются при теплой обработке продуктов (при варке разрушается 5—10%), а каротин также при квашении и солении. Витамины группы А могут разрушаться при окислении и прогоркании жиров, причем разрушение ускоряется на свету и замедляется в присутствии витамина Е, В замароженых продуктах потери витаминов группы А и каротина незначительны.

     Витамин Д имеется в жире печени рыб, яичном желтке, сливочном масле, сыре. Этот витамин хорошо сохраняется при кулинарной обработке и консервировании продуктов и разрушается только при длительной жарке и во фритюре при температуре свыше 160°С.

     Витамины  группы Е очень устойчивы к нагреванию и кислотам; имеются в растительном масле, зародыше злаков (пшеница, овес, кукуруза), салате, стручках гороха; при кулинарной обработке не разрушаются.

     Витамин В1 содержится в пивных дрожжах, свинине, говядине, яичном желтке, моркови, пшенице; сохраняется в сухих фруктах, овощах, картофеле, хлебе, а также при варке кислой среде; в мучных изделиях с углекислым аммонием и содой он разрушается.

     Витамин В2 находится в пивных дрожжах, печени говяжьей, говядине, яичном желтке, молоке коровьем, частично может синтезироваться микроорганизмами кишечника, большая часть его поступает в пищу. Он устойчив к нагреванию до 100°С в нейтральной и кислой среде и разрушается под влиянием света и в щелочной среде при нагревании.

     Витамин С (аскорбиновая кислота) имеется в шиповнике, черной смородине, капусте, апельсинах, лимонах, шпинате, томатах, картофеле, луке зеленом, моркови. Основными источниками витамина С в повседневном питании человека являются картофель, плоды и овощи. В 300—500 г картофеля находится суточная доза этого витамина.

     В плодах и овощах витамин С содержится главным образом в виде аскорбиновой кислоты, меньше в виде дегидроаскорбиновой  кислоты (присоединяя два атома  водорода, она восстанавливается  в аскорбиновую) и частично в виде аскорбиногена, связанного с белком (аскорбиноген устоим ее аскорбиновой кислоты.).

     Витамин С легко разрушается под действием кислорода воздуха, он хорошо растворим в воде, поэтому при хранении в ней очищенного картофеля и корнеплодов, а также при варке количество его значительно уменьшается. Металлы (медь, свинец, железо) и щелочная среда ускоряют разрушение аскорбиновой кислоты, а крахмал, поваренная соль, белки и кислоты способствуют ее сохранению, задерживая процесс окисления.

     В цитрусовых плодах, где отсутствуют  ферменты, разрушающие витамин С, он хорошо сохраняется, а в яблоках  и картофеле во время их хранения содержание его быстро уменьшается, например через 6 месяцев хранения в  картофеле его остается 30—50% исходного  количества. Сравнительно хорошо сохраняется  витамин С во время хранения белокочанной капусты при температуре около 0°С и относительной влажности  воздуха 80—85%. Во время хранения быстрозамороженных плодов, ягод и овощей при температуре— 18°С потери витамина С не превышают 10—15% исходного, количества, при медленном  замораживании он быстро разрушается, а повторное замораживание и  размораживание приводят к полной потере витамина С. При сушке сульфитироваиных плодов и овощей витамин С сохраняется  хорошо.