Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Превращения углеводов в технологических процессах (клейстеризация и гидролиз крахмала, карамелизация сахаров и меланоидинообразование)



Углеводы при хранении пищевого сырья и его переработки в готовые продукты претерпевают разнообразные и сложные превращения. Они зависят от состава углеводного комплекса, условий процесса, наличие фермента, присутствие в перерабатываемых продуктах других компонентов, взаимодействующих с углеводами. Из этих превращений необходимо, в первую очередь, отметить кислотный и ферментативный гидролиз дисахаридов и полисахаридов, брожение моноз, меланоидинообразование и карамелизацию.

Клейстеризация и гидролиз крахмала.В ходе технологической обработки под воздействием влаги и тесла крахмал и крахмалосодержащее сырьё способны адсорбировать воду, набухать, клейстеризоваться, подвергаться деструкции. Интенсивность этих процессов зависит от вида крахмала, режимов обработки и характера катализатора. Крахмальные зёрна при обычной температуре не растворяются в воде, при повышении температуры набухают, образуя вязкий коллоидный раствор. При его охлаждении образуется устойчивый гель − крахмальный клейстер, этот процесс получил название клейстеризации крахмала.

Крахмалы различного происхождения клейстеризуются при разных температурах ( ). Способность крахмала к набуханию и клейстеризации связана с содержанием амилазной фракции. Под действием ферментов или кислот крахмал при нагревании присоединяет воду и гидролизуется, глубина гидролиза зависит от условий его проведения и вида катализатора.

В общем, схема превращения крахмала при гидролизе может быть представлена:


Деструкция крахмала происходит при получении многих пищевых продуктов (патоки, глюкозы, спирта).

Меланоидинообразование.Это реакция, протекающая между редуцирующими сахарами и аминокислотами, пептидами и белками, приводящая к образованию окрашенных продуктов − меланоидов.

Это окислительно-восстановительный процесс, который представляет собой совокупность последовательно и параллельно идущих реакций. Механизм его очень сложен, реакция сопровождается образованием большого числа промежуточных продуктов, которые на следующих этапах взаимодействуют между собой и с исходными веществами.



Скорость и глубина процесса зависят от состава взаимодействующих продуктов, соотношения отдельных компонентов, pH среды, температуры и влажности. Наиболее сильно она протекает в нейтральной и щелочной средах. Образующиеся при этом соединения (фурфурол, оксиметилфурфурол, ацетальдегид, изовалериановый альдегид, диацетил и др.) принимают участие в формировании аромата и в какой-то степени вкуса готовых продуктов. Активность аминокислот и сахаров в реакции Майяра снижается в следующем ряду:

аминокислоты −

лизин >глицин > метионин > аланин > валин > глутамин > фенилаланин > цистин

тирозин;

сахара −

ксилоза > арабиноза > глюкоза > лактоза > мальтоза > фруктоза.

Меланоидинообразование включает семь основных типов реакций происходящих последовательно или параллельно. По развитию окраски их можно разделить на три последовательно идущие стадии −

1. Начальная стадия (образуются вещества, не поглощающие света в ультрафиолетовой области спектра).

К ним относятся следующие реакции:

Сахароаминная конденсация, то есть взаимодействие сахаров и аминокислот с образованием N-гликозидов. При этом соотношение сахара и свободных аминогрупп должно быть 1:1.

Перегруппировка амадори, то есть внутримолекулярное преобразование, происходящее в процессе нагревания или длительного хранения. При этом идёт изомеризация N-гликозидов 1-амино-1-дазокси-2-кетозо.



2. Промежуточная стадия

Образуются вещества, обладающие сильным поглощением в ультрафиолетовом спектре.

Дегидратация сахаров с образованием фурфурола и оксиметилфуфурола.

Разложение сахаров с образованием с образованием альдегидов, влияющих на вкус продуктов.

Разложение аминокислот с образованием альдегидов, придающих аромат при термической обработке продуктов.

3. Конечная стадия

Образуются тёмно-окрашенные соединения – меланоидины.

Альдольная конденсация безазотистых соединенийю

Альдегид аминная полимеризация, образование гетероциклических азотистых соелинений.


С меланоидинообразованием связаны многие процессы, происходящие при переработке пищевого сырья, а именно: выпечка хлеба, сушка овощей, фруктов, получение сухого молока и т.д. С меланоидинообразованием связано также потемнение сахарного сиропа при его упаривании, снижение выхода спирта при переработке кукурузы низкого качества, образование цвета и аромата при томлении красного солода и затора в пивоварении.

Образование хрустящей, золотисто-коричневой корочки хлеба, а также его вкус и аромат во многом связанные с меланоидинообразованием, то есть особенно интенсивно идёт процесс при повышенных температурах. В результате этой реакции в отдельных видах сырья и полуфабрикатах уменьшается содержание сахаров, ценных аминокислот, белком, повышается их пищевая ценность. Наравне с несколькими десятками ароматических веществ, улучшающих вкус готовых изделий, образуются сотни неизвестных пока по физико-химическим свойствам новых веществ. Полезность их присутствия в пищевых продуктах сомнительна, поэтому, чем меньше образуется меланоидинов, тем лучшего качества будут готовые изделия.

Карамелизация сахаров.Нагревание моносахаридов и дисахаридов при температуре С и выше приводит к изменению их химического состава, улучшению цветности продуктов, увеличению содержания редуцирующих веществ. Глубина этих процессов, а следовательно и состав, образующихся веществ зависят от состава сахаров, их концентрации, степени и продолжительности теплового воздействия, pH среды, присутствия примесей.



В пищевой промышленности особое значение имеет карамелизация сахарозы, глюкозы и фруктозы. Особенно чувствительна к нагреванию фруктоза, поэтому она карамелизуется в 6-7 раз быстрее, чем глюкоза. Сахароза при нагревании в ходе технологического процесса в слабокислой или нейтральной среде подвергается частичной инверсии с образованием глюкозы и фруктозы, которые претерпевают дальнейшее превращение. Например, от молекулы глюкозы может отщепиться одна или две молекулы воды (дегидратация), а образовавшиеся продукты соединяются друг с другом или с молекулой сахарозы, или могут отщепить три молекулы воды с образованием оксиметилфурфурола, дальнейшие превращения которого сопровождаются разрушением углеродного скелета и образованием разнообразных продуктов деструкции (муравьиная, левулиновая кислоты).

При отщеплении двух молекул воды от сахарозы образуется карамелен ( ) − раствор в виде соединения желтого цвета.

При отщеплении трёх молекул воды образуется карамелен( ), имеющий ярко-коричневый цвет, затем образуется карамелин-трудно растворимое в воде соединение. Степень полимеризации образующихся продуктов может быть различной.


Если концентрация углеводов невелика (10-30%), то легче протекает образование оксиметилфурфурола. При повышенных концентрациях (70-80%) активнее идут процессы конденсации. В общем упрощенном виде схему превращения сахаров при нагревании можно представить следующим образом:

 

При изготовлении кондитерских изделий, например, карамели, температурным воздействиям подвергаются высококонцентрированные растворы сахаров(до 80%), поэтому основными продуктами карамелизации являются ангедриды и продукты их конденсации. При взаимодействии с металлами и аминокислотами образуются разнообразные и сложные по составу соединения, которые ухудшают качество, увеличивают цветность и гигроскопичность готовых продуктов.

Гликозиды растений

Гликозиды – это производные сахаров, которые встречаются в растениях. Они состоят из двух частей: сахара (обычно моносахарида и агликона). В качестве агликона в построении молекул могут участвовать остатки спиртов, стероидов и органических соединений, горький вкус, специфический запах.

Некоторые из них обладают токсикологическим действием, первый из них гликозид синигрин встречается в семенах горчицы, корнях хрена, в рапсе, придавая им, горький вкус и специфический запах. Под действием содержащихся в семенах горчицы ферментов этот гликозид гидролизуется.


Амигдалин содержится в косточках персика, абрикосов, слив, вишен, яблок и т.д. Представляет собой сочетание гентобиозы и бензальдегида.


Ванилин содержится в стручках ванили. При его ферментативном гидролизе образуется глюкоза и ванилин. Ванилин − ценное душистое вещество, применяемое в пищевой и парфюмерной промышленности.


 


Превращение углеводов в ЖКТ

Через кишечную стенку в кровь без предварительного расщепления всасываются только простые, хорошо растворимые в воде сахара − моносахариды.

Полисахариды и дисахариды усваиваются организмом только после их превращения в простые сахара. Сложные углеводы начинают подвергаться превращениям уже в полости рта. В слюне содержится фермент, расщепляющий крахмал .

Промежуточными продуктами осахаривания крахмала являются различные декстрины. Так как пища во рту долго не задерживается переваривание крахмала и гликогена здесь только начинается.

В желудке действие амилазы прекращается, т.к. желудочное содержимое имеет резко кислую реакцию (pH=1,5-2,5). Наиболее важная фаза осахаривания крахмала и гликогена протекает в двенадцатипёрстной кишке под действием амилазы желудочного сока. Именно здесь, после нейтрализации соляной кислоты, поступившими из желудка бикарбонатами поджелудочного сока создаются условия для полного расщепления полисахаридов. В кишечном соке обнаружен также фермент, «конечная декстриназа», гидролизующий в конечных декстринах.

Таким образом, расщепление крахмала и гликогена до мальтозы происходит в кишечнике под действием двух ферментов и конечной декстриназы. Кишечный сок содержит также (мальтозу), сахарозу, лактозу ( ), катализирующее гидролитическое расщепление соответствующих углеводов.

В результате последовательного действия перечисленных ферментов углеводы пищевых продуктов превращаются в моносахариды (глюкозу, фруктозу, галактозу), которые всасываются кишечной стенкой, попадают в кровеносную систему и с током крови через воротную вену доставляются в печень.

Скорость всасывания моносахаридов различна. Если скорость всасывания глюкозы принять за 100, то для остальных сахаров скорость всасывания составит:

Д − глюкоза - 100

Д − галактоза - 110

Д − фруктоза - 43

Д − манноза - 19

L − ксилоза - 15

L − арабиноза – 9

Всасывание углеводов активный физиологический процесс, требующий затраты энергии. Слизистая тонкого кишечника отличается исключительно активным обменом веществ, превосходящем по своей интенсивности таковой в почках и в печени. Часть глюкозы в неизменном виде проходит через печень, поступает в большой круг кровообращения и с током крови разносится по всему организму. Из крови все ткани черпают глюкозу, покрывая за счёт её окисления свои энергетические потребности. Значительная часть глюкозы превращается в жировые депо − триглицериды.


Просмотров 1954

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!