Характеристика углеводов пищевых продуктов
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.
Рафиноза – 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: 2016-12-26; просмотров: 3346;