Раздел 7. Компоненты пищевых продуктов, формирующие их органолептические свойства

 

Пищевые продукты представляют собой многокомпонентные системы. Все вещества, входящие в состав продовольственных товаров, играют очень важную роль в физиологических процессах, которые происходят в организме человека. Одни из них имеют энергетическую ценность (жиры, углеводы, белки), другие - придают продуктам определенного вкуса, аромата, окраски и поэтому играют большую роль в формировании органолептических свойств пищевых продуктов (сахара, органические кислоты, дубильные, ароматические, красящие вещества).

Вкусовые вещества. Как уже было отмечено ранее (разд. 3) человек различает четыре основных вкуса: сладкий, соленый, кислый и горький.

Сладкий вкус вызывается такими веществами, как сахар (глюкоза, фруктоза, сахароза), хлористый метил, хлороформ, глицерин, аминокислоты (аланин, глицин, триптофан, аминомасляная), нитробензол, сахарин, дульцин, многоатомные спирты (сорбит, ксилит, маннит). Но сладкий вкус большинства пищевых продуктов обусловлен наличием в их составе именно сахаров, то есть химических веществ, входящих в группу углеводов.

С химической природы углеводы - это альдегидо- или кетоспирты. Большинство природных углеводов - Альдегидоспирты. Все углеводы, которые встречаются в пищевых продуктах, в зависимости от сложности строения их молекулы, можно разделить на три основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Сладкий вкус имеют только моно- и олигосахариды.

Моносахариды представляют собой простейшие соединения углеводов, которые имеют в своем составе от 3 до 7 атомов углерода (триозы, тетрозы, пентозы, гексозы).

Гексозы (С₆Н₁₂О₆) в пищевых продуктах представлены Д-глюкозой, Д-фруктозой, а в сложных углеводах встречается и Д-галактоза. Глюкоза и галактоза - это альдегидоспирты, а фруктоза - кетоноспирт.

В пищевых продуктах, растворах моносахариды могут быть и в циклической и в ациклические формах. Эти формы находятся в состоянии динамического равновесия.

В зависимости от размещения пивацетального гидроксида моносахариды могут иметь α и β формы, которые имеют достаточно низкую активность.

В организме человека α и β формы моносахаридов под влиянием гормонов поджелудочной железы (в частности инсулина) превращаются в α активную форму.

Если в крови человека отсутствует инсулин, преобразования α и β формы моносахаридов в β -форму не происходит и гексозы выводятся из организма. Этот процесс имеет место у людей больных сахарным диабетом.

Глюкоза (декстроза, виноградный сахар) - значительно распространен в природе моносахарид. Она содержится в плодах, овощах, листьях, корнях. Как составная часть глюкоза входит в многих олигосахаридов. Это высокоэнергетический питательный продукт, который быстро восстанавливает энергию организма. Поскольку она легко усваивается организмом, ее растворы используют для инъекций больным или когда надо быстро снять усталость мозга, мышц, поддержать уровень сахара в крови, восстановить запасы гликогена в печени.

Фруктоза (плодовый сахар, левулезы) в свободном виде входит в состав фруктов, ягод; из продуктов животного происхождения значительное количество ее содержится в меде. Кроме того, фруктоза является составной частью некоторых олигосахаридов (сахароза, рафиноза). Организмом человека фруктоза усваивается гораздо медленнее (примерно вдвое), чем глюкоза.

Галактоза (изомер глюкозы) в свободном виде в природе не встречается, а входит в состав олигосахаридов (лактозы, рафинозы).

К олигосахаридов (от греческого oligos - немного, несколько) относятся углеводы, которые в своем составе имеют от 2 до 10 остатков моносахаридов. В пищевых продуктах чаще встречаются дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза, трегалоза) и трисахарид (рафиноза).

Дисахариды (С₁₂Н₂₂О₁₁) состоят из двух остатков моносахаридов, которые соединены между собой напивацетальним связям или за счет напивацетальних гидроксилов (сахароза, трегалоза), либо за счет напивацетального и спиртового гидроксида (мальтоза, лактоза).

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) представляет собой глюкозофруктозид, то есть состоит из молекулы глюкозы и фруктозы, которые соединены кислородным мостиком, образовавшегося за счет напивацетальних гидроксилов

Сахароза содержится в сахарной свекле (до 27%), в сахарном тростнике (14-26%), в сорго (9-19%), в дынях (до 8,5%), в моркови (до 6,5%).

Лактоза (молочный сахар) входит в состав молока различных животных (от 3 до 8%). Молекула лактозы состоит из молекулы галактозы и глюкозы.

Мальтоза (солодовый сахар) в свободном виде в пищевых продуктах не встречается. Образуется как промежуточный продукт гидролиза крахмала при прорастании зерна, картофеля.. Создается мальтоза из двух остатков глюкозы.

Трегалоза (грибной сахар, микоза) входит в состав хлебных дрожжей, грибов, некоторых водорослей. Состоит трегалоза из двух молекул глюкозы при образовании кислородного мостика за счет напивацетальних гидроксилов.

Трисахарид (С₁₈Н₃₂О₁₆) состоят из трех остатков моносахаридов. В пищевых продуктах с трисахарид чаще встречается рафиноза. Она входит в состав сахарной свеклы, сои, гороха.

Моно- и олигосахариды обладают сладким вкусом, поэтому существенно влияют на органолептические свойства тех продовольственных товаров, в состав которых они входят.

Относительная сладость сахаров и сладких веществ сравнивается со сладким вкусом раствора сахарозы определенной концентрации (табл. 3.1).

Кислый вкус пищевых продуктов в основном обусловлен наличием в их составе различных кислот в свободном виде или в виде кислых и средних солей.

Наиболее распространенными являются муравьиная, уксусная, молочная, лимонная, яблочная, винная, щавелевая, бензойная (точнее ее кислые соли). Именно благодаря наличию этих кислот большинство пищевых продуктов (за исключением мучных кондитерских изделий) имеют кислую реакцию среды и кислый привкус.

 

Таблица 3.1 - Сравнительная сладость сахара и других сладких веществ

Наименование сахара	Степень сладости, %	Наименование сахара или сладкого вещества	Степень сладости %
Лактоза	39	Глицерин	79
Мальтоза	46	инвертирований сахар	114
Маноза	59	Фруктоза	173
Галактоза	63	Аспартам	800
Ксилоза	67	Дульцин	9000
Глюкоза	88	Ставиозид	30000
Сахароза*	100	Сахарин	30000

* Примечание. Раствор сахарозы имеет концентрацию 10%.

 

Муравьиная кислота (НСООН) содержится в небольшом количестве в пчелином меде, малине, черешни. Она обладает антисептическими свойствами и благодаря этому в некоторых зарубежных странах используется для консервирования фруктово-ягодных соков и пюре. Но ее использование должно ограничиваться, потому что она вызывает раздражение почечного эпителия.

Уксусная кислота (СН3СООН) широко используется в пищевой промышленности, на предприятиях общественного питания и в быту. Слабый (6-9%) раствор уксусной кислоты, который называют уксусом, используется как приправа в кулинарии, а также для приготовления маринадов, соусов, майонеза и тому подобное. Концентрированная уксусная кислота раздражает слизистую оболочку пищеварительного тракта, а в больших количествах может вызвать тяжелые ожоги слизистой оболочки.

Яблочная кислота (СООН-СН-СН 2 СООН) очень распространена в растениях, особенно в плодах, но в цитрусовых плодах и клюкве ее нет. Эта кислота широко используется при производстве безалкогольных напитков и кондитерских изделий.

Винная кислота (СООН-СН-СН - СООН) и ее соли (винный камень) содержатся в винограде и виноградных винах. Эту кислоту, как и яблочную, используют при производстве безалкогольных напитков и кондитерских изделий. Получают винную кислоту из остатков виноделия.

Молочная кислота (СН3СНОН -СООН) достаточно распространена в пищевых продуктах. В малых дозах она положительно влияет на формирование качества пищевых продуктов (хлеба, кисломолочных, квашеных продуктов), не раздражает слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта. В животном организме и в организме человека молочная кислота в небольшом количестве образуется из гликогена.

Молочная кислота проявляет бактерицидные свойства и в увеличенных концентрациях (2,0-2,5%) подавляет деятельность гнилостных микроорганизмов.

Щавелевая кислота (СООН - СООН) встречается в шалфей, шпинате в небольших количествах найдена во многих органах животных. В растительных продуктах щавелевая кислота содержится в виде средних и кислых солей калия и кальция. Вследствие того, что эти соли не растворяются в воде и слабых растворах органических кислот, при определенном состоянии организма они способны образовывать камни в почках.

Щавелевая кислота раздражает и обжигает слизистую оболочку даже в небольших концентрациях. В значительных количествах она ядовита, а 5 г щавелевой кислоты смертельная доза для человека.

Лимонная кислота достаточно распространена в растительных продуктах, особенно в плодах. Например, в лимонах ее содержится до 8%. По сравнению с другими органическими кислотами лимонная кислота отмечается мягким, приятным кислым вкусом, не раздражает слизистые оболочки и поэтому широко используется при производстве кондитерских изделий, безалкогольных напитков, а также в медицинской практике.

Бензойная кислота (С6Н5СООН) встречается в брусники и клюкве в свободном и связанном состоянии в виде гликозида ванциниину. Бензойная кислота обладает бактерицидными свойствами и поэтому брусника и клюква достаточно хорошо хранятся в свежем виде. В небольших количествах бензойная кислота используется при консервировании фруктовых пюре, соков, кильки и других продуктов (ее количество не должно превышать 0,7-1 г на 1 кг продукта).

В связи с тем, что различные кислоты имеют неодинаковый кислый вкус, то надо помнить, что лимонная и адипиновая кислоты имеют чисто кислый, приятный, без привкусов, нетерпкая вкус; виновата - кислый, терпкий, молочная - чисто кислый, нетерпкая, но на вкус этой кислоты влияют примеси и особенно наличие ангидридов; яблочная кислота имеет кислый, мягкий вкус, со слабым побочным привкусом, уксусная - резкий кислый; янтарная кислота имеет очень неприятный вкус.

Пищевые продукты, которые в своем составе имеют кислоты, хорошо усваиваются организмом, поскольку они (кислоты) возбуждают пищеварительные железы. Суточная потребность человека в кислотах (около 2 г) полностью обеспечивается пищевыми продуктами.

Некоторые органические кислоты способны подавлять развитие микроорганизмов путем концентрации водородных ионов или путем токсичности недиссоциированных молекул или анионов. Если токсическое действие минеральных кислот связана главным образом с концентрацией водородных ионов, то токсичность органических кислот не пропорциональное степени их диссоциации и обусловлена ​​в основном действием недиссоциированных молекул или анионов.

Общее количество органических кислот недостаточно характеризует вкус продуктов. Кислый вкус зависит главным образом от степени диссоциации кислот.

В пищевых продуктах кислоты могут попадать не только из сырья, но и накоплением при производстве целого ряда продуктов. Так, кислый вкус квашеной капусты, соленых огурцов, моченых яблок обусловлено накоплением молочной кислоты в результате молочнокислого брожения, которое лежит в основе производства этих продуктов. При производстве хлеба результате молочнокислого и уксуснокислого брожения в хлебе заявляються молочная и уксусная кислоты.

Во время хранения готовых продуктов тоже происходят разные виды брожения, в результате чего в продуктах увеличивается количество кислот или появляются новые. Так, например, при скисании вина в нем появляется уксусная кислота, при окислении жиров в них могут накапливаться низкомолекулярные жирные кислоты. При этом качество продуктов безусловно снижаются.

Горький вкус пищевых продуктов обусловлен в основном алкалоидами (теобромин, кофеин), гликозидами (амигдалин), эфирами, неорганическими солями (йодид калия).

Алкалоиды - это группа физиологически активных соединений щелочного характера, имеющие в своем составе азот. Синтез алкалоидов возможен только в растительных организмах. Еще в древности на Дальнем Востоке как снотворное использовали опий - алкалоид, который получали из недозрелых плодов опийного мака; как противомалярийные средства использовали кору хинного дерева, которая содержит алкалоид цинхоны.

Алкалоиды - это не универсально распространенные вещества, а присутствуют только в составе некоторых растений, количество которых достаточно ограничено. В свободном виде алкалоиды в природе не встречаются, в растениях они содержатся в виде солей обычных органических кислот (яблочной, лимонной, винной) и специфических (фумаровой, меноновои, хемидоновои).

Если физиологическая роль алкалоидов в растительных организмах еще недостаточно выяснена, то значение этих соединений для организма человека исследовано достаточно. Большинство алкалоидов в животном организме проявляет высокую физиологическую активность. В малых дозах они используются как лечебные препараты, но наряду с этим сильны ядами.

В основном алкалоиды влияют на нервную систему - в малых дозах - как возбуждающее средство, в больших - как подавляющее.

В пищевых продуктах встречаются алкалоиды разнообразной химической природы.

С производных соединений пурина важными алкалоидами есть кофеин и теобромин чая, кофе, какао. Физиологическое действие этих алкалоидов на организм человека проявляется в трех направлениях: воздействие на нервную систему, на мышцы, на почки.

Действие кофеина на центральную нервную систему обеспечивает общее координированное повышение функций головного мозга. Кофеин способствует повышению умственной активности, усиливает сокращение мышц, повышает выносливость и работоспособность мышц. К этой группе алкалоидов принадлежит также синигрин, который входит в состав горчицы и хрена, предоставляя этим продуктам острого, жгучего вкуса.

К алкалоидов группы пиридина входят алкалоиды перца (пиперин, пипероватин) и табака (группа никотина).

Никотин - сильнодействующий токсичный алкалоид. Смертельная доза для человека 40 мг. В небольших количествах он действует как збудик центральной и периферической нервной системы, вызывает уплотнение кровеносных сосудов, а следовательно, и повышение кровяного давления.

При отравлении никотином наступает головокружение, тошнота, выступает холодный пот. В таких случаях надо употреблять продукты богатые дубильными веществами (крепкий чай, кофе, а иногда жевать зерна кофе). Эти вещества связывают никотин, образуя нерастворимые соединения.

В группу стеринов алкалоидов входят соланин, которые встречаются в картофеле, томатах, баклажанах.

Соланин - это гликозид, который плохо растворяется в воде, устойчив в лугах, а при нагревании с кислотами гидролизу. Соланин является протиплазматичною ядом. Обычный содержание его в картофеле до 0,01% не вызывает серьезных последствий, так как содержится главным образом в скорлупе и с ней выделяется.

Но при нарушении условий хранения картофеля (наличие света), а также при прорастании количество соланина может резко увеличиться и такой картофель может стать причиной сильного отравления.

На вкус некоторых пищевых продуктов влияет наличие в их составе дубильных веществ.

В основном дубильные вещества содержатся в плодах, овощах, чае, кофе. Особенно богаты дубильными веществами зеленый (10-30%) и черный (5-17%) чай, хурма (2%), терн (1,7%). Терпкий вкус чая, хурмы, терна обусловлен именно наличием дубильных веществ.

В пищевых продуктах содержатся гидролизованные (танины) и конденсированные (катехины) дубильные вещества.

Гидролизованные дубильные вещества - это сложные эфиры (гликозиды), которые образованы углеводами (чаще глюкозой) и цепью фенолкарбоновых кислот (галловой, метадигаловои, протокатеховои). Под влиянием ферментов танины легко гидролизуются с солями окиси железа дают темно-синюю окраску.

Конденсированные дубильные вещества - это соединения, в молекулах которых фенольные ядра соединены атомами углерода. В отличие от гидролизованных дубильных веществ конденсированные при нагревании с разбавленными кислотами уплотняются. К ним относится не только катехины, но и его изомеры (эпикатехины) и производные вещества - сложные эфиры катехинов и галловой кислоты (катехингалаты, галокатехингалаты, епикатехингалаты).

Катехины - это неокрашенные соединения, которые легко окисляются, с солями железа дают темно-зеленую окраску.

Дубильные вещества дают нерастворимые осадки с солями свинца и алкалоидами. Поэтому при отравлении организма алкалоидами дубильные вещества используют как протиотруйни.

Дубильные вещества помогают дольше сохранять продукты (вино, пиво), поскольку обладают бактерицидными свойствами.

Пахучие вещества обусловливают запах пищевых продуктов. запах есть важным показателем качества и влияет на усвоение пищи. Он образуется от перемещения многих летучих веществ, каждое из которых может и не иметь типичного аромата данного продукта.

Пахучие вещества значительно улучшают вкус пищи, возбуждают аппетит и усиливают деятельность пищеварительных органов.

Известный физиолог и гигиенист Ф.Ф. Эрисман еще в конце XIX века писал, что без вкусовых веществ в пище умерли бы с голоду, но не от того, что пища плохо усваивалась бы, а от того, что мы вскоре отказались бы от такой пищи.

Химическая природа пахучих веществ разнообразна и для большинства пищевых продуктов недостаточно изучена. Установлено, что в таких продуктах, как чай, кофе, содержится более 400 соединений, участвующих в формировании аромата этих продуктов.

В некоторых пищевых продуктах ароматические вещества содержатся естественно (пряности, плоды, ягоды), в других продуктах они образуются в процессе производства, в некоторые пищевые продукты их добавляют для предоставления соответствующего аромата (кондитерские, ликеро-водочные изделия).

В плодах и ягодах основной частью ароматических веществ являются эфирные масла, которые по химической природе являются производными ненасыщенных углеводородов класса страданий (С10Н16).

Наибольшее количество эфирных масел содержится в кожуре цитрусовых 1,2-2,5%), семенах укропа, кориандра, листьях петрушки, сельдерея, лаврового дерева.

В состав эфирных масел входят бескислородные производные терпенов (мирцен хмеля, карвон тмина и укропа), а также кислородные производные: спирты (ментол мяты, линолоол ландыши), альдегиды (цитраль, лимонен цитрусовых, амил-пропионовый дисульфид лука). Но не только эфирные масла оказывают пищевым продуктам определенного аромата. В хлебе найдено более 90 летучих веществ, но наибольшее влияние на формирование запаха хлеба производят изомасляную и изовалериановая альдегиды, бензальдегид, фурфурол. Аромат мяса зависит от присутствия азотистых, сернистых и карбонильных соединений.

Запах пищевых продуктов в значительной степени зависит от концентрации отдельных летучих веществ.

Особенно чувствительны органы обоняния в летучих веществ, которые содержат серу. Например, 21 мг метилдисульфиду в 1 т продукта вызывает тухлый запах, 2 мг метилмеркаптана - запах вареной капусты. Накопление ароматических веществ в отдельных пищевых продуктах вызывается неодинаковыми причинами. Так, характерный аромат плодов, ягод появляется в результате созревания под влиянием собственных ферментов, аромат сычужных сыров образуется при созревании под воздействием микроорганизмов и ферментов микробного происхождения, аромат жареного мяса и кофе оказывается под воздействием высоких температур.

Для придания аромата кондитерским, ликеро-водочным изделиям, безалкогольным напиткам применяют богатые эфирными маслами пряности, а также синтетические ароматические соединения, которые получают из органических кислот и спиртов. Например, иаовалериановоетиловий (с запахом яблок). маслянобутиловий (с запахом ананаса), масляноетиловий (с запахом абрикосов) и другие эфиры. Из этих эфиров образуют сложные композиции, которые получили название пищевых эссенций. Количество компонентов в этих смесях может быть 15-20 и больше. По аромату эссенции могут быть фруктово-ягодными (лимонная, малиновая, вишневая) и винно-ликерными (ромовая, коньячная).

В пищевой промышленности широкого использования набрал глютамат натрия (натриевая соль глутаминовой кислоты). Введение его в небольшом количестве (0,05-0,5%) в колбасные изделия, мясные консервы усиливает специфический вкус и запах.

Красящие вещества, входящие в состав пищевых продуктов, можно разделить на вещества, содержащиеся в натуральных продуктах или сырье (хлорофиллы, каротиноиды, антоцианы, флавоны) вещества, которые образуются в пищевых продуктах в процессе производства или хранения (меланоидины, меланина, флобафены), вещества, которые вносят в пищевые продукты для придания приятного вида.

Хлорофилл - зеленый пигмент, который обуславливает зеленый цвет листьев, плодов, овощей. Он может быть в виде хлорофилла "а" (С₅₅Н₇₂О₅N₄Mg) - темно-зеленого цвета и хлорофилла «б» (С₅₅Н₇₂О₄N₄Mg) - светло-зеленого цвета. Хлорофилл может образовываться только при наличии света, поэтому овощи, в которых продуктивная части образуются под землей, не имеют хлорофилла.

При нагревании в кислой среде магний хлорофилла замещается атомом водорода и образуется темно-бурая вещество феофетин. Именно этим обусловлено побурение зеленых плодов и овощей во время варки и консервирования.

При созревании плодов и овощей хлорофилл основном разрушается или переходит в хромопласты, что обусловливает изменение окраски плодов.

Каротиноиды - это группа ненасыщенных углеводов ряда терпенов, содержащихся во многих продуктах растительного происхождения. Все природные каротиноиды являются производными веществами ликопина С₄₀Н₅₆, который предоставляет красного цвета томатам, шиповнике и другим плодам и ягодам.

Каротин - изомер ликопина - обусловливает оранжевый цвет моркови, абрикосов, цитрусовых, яичного желтка, дынь.

Желтый цвет придают продуктом такие каротиноиды, как ксантофил (яблокам, курином жировые) капсантин (красном перце), цитроксантин (кожуре цитрусовых), зеаксантин (кукурузе, яичном желтке).

Антоцианы по химической природе - гликозиды. Цвет этих красящих веществ зависит от реакции среды. Пищевым продуктам они придают окраску от красного до темно-синего. Это такие вещества, как Энен (в кожуре темных сортов винограда), бетаин (в столовой свекле), керацианин (в вишнях), идеин (в брусники).

Флавоновые пигменты, как и антоцианы, по химической природе гликозиды. Молекула этих пигментов состоит из сахаров (глюкозы, галактозы, рамнозы) и Аглюкон - производных флавона или оксифлавону. Они придают продуктам желто-горячего окраску (например, кверцетин в сухих кожуре лука, в зеленом чае).

При производстве и хранении готовых пищевых продуктов некоторые соединения, входящие в состав этих продуктов, могут изменяться, в результате чего меняется и окраска этих продуктов.

Естественный цвет мускульной ткани мяса обусловлен миоглобином (на 90%) и гемоглобином (на 10%). Миоглобин имеет пурпурно-красный цвет. Чем его больше в тканях мяса, тем ярче окраска свежего мяса. Под действием кислорода воздуха происходит окисление миоглобина с образованием оксимиоглобин, который обеспечивает светло-красный цвет мяса в течение 2-3 недель хранения его в холодильнике. Потемнение мускульной ткани на поверхности туши обусловлено образованием метмиоглобин, в котором железо с двухвалентного переходит в трехвалентное. Более светлую окраску мускульной ткани свинины по сравнению с говядиной обусловлено меньшей (в 2-5 раз) количеством миоглобина. Мясо молодых животных светлее, чем старых, самцов - темнее, чем самок.

Миоглобин и оксимиоглобин в присутствии оксида углерода образует прочную вишнево-красный соединение - карбоксимиоглобин, которая принимает участие в формировании цвета мясных изделий холодного копчения.

При взаимодействии миоглобина с сероводородом в присутствии кислорода образуется сульфомиоглобин желто-зеленого цвета, который указывает на порчу мяса, особенно кур, гусей и уток.

Окраска мяса в кислой и щелочной среде а также при повышении температуры меняется. Термическая обработка мяса сопровождается денатурацией белков и образованием метмиоглобин, что вызывает изменение его цвета. Для того, чтобы колбасные изделия имели устойчивое приятное розово-красную окраску, в процессе их производства используют нитриты натрия или калия. В связи с тем, что нитраты опасны для здоровья человека, количество их в колбасных изделиях строго нормируется. В вареных колбасах количество нитритов не должна превышать 7,5 мг на 100 г продукта, а в полукопченых и варено-копченых - до 10 мг на 100 г продукта.

При производстве некоторых пищевых продуктов (изготовление ириса, выпечки хлеба, пастеризация молока), хранении (сгущенного молока, концентратов, консервов в герметичной таре) и обработке в домашних условиях (жарки рыбы, мяса, овощей) происходит реакция меланоидиноутворення (реакция Майера), в результате чего продукт приобретает темную окраску и специфический вкус.

Реакция меланоидиноутворення представляет собой взаимодействие гликозидной гидроксила сахара с аминогруппой аминокислот, полипептидов, белков. Этот процесс представляет собой серию химических превращений с образованием сложных соединений, среди которых ведущее место занимают вещества коричневого цвета различных оттенков, которые получили название меланоидины.

Образование меланоидинив желаемое при обжаривании рыбы, мяса, овощей - появляется характерный цвет и аромат жареных продуктов.

При окислении дубильных веществ с участием фермента полифенилоксидазы образуются флобафены, присутствием которых можно объяснить потемнение на воздухе разрезанного яблока. Этот же фермент полифенилоксидаза катализирует процесс окисления аминокислоты тирозин, что приводит к появлению темноокрашенных меланинов (это явление можно наблюдать, если оставить на воздухе чищеную картофель). Чтобы предотвратить эти явления в процессе переработки плодов и овощей, их бланшируют (погружают на несколько минут в кипящую воду), чтобы вызвать инактивацию фермента в поверхностном слое продукта.

Некоторые пищевые продукты получают окраску благодаря внесению красящих веществ. Для этого используют красители, полученные из натурального сырья: енобарвник (красный) с виноградных остатков; хлорофилл (зеленый) и каротин (оранжевый) - из растений; куркуму (желтый) - из тропического растения куркумы; орлеан (оранжевый) - из оболочек семян растения орлеан; кармин (красный) - с насекомые кошенили.

Для подкрашивания некоторых пищевых продуктов (газированных напитков, мороженого, ликеро-водочной изделий, жировой глазури) используют карамелен - продукт карамелизации сахарозы. При нагревании сахара выше температуры плавления он сначала превращается в ангидрид, а затем, при потере примерно 20% воды в вещество коричневого цвета, горького вкуса - карамелен. Эта реакция имеет место при жарке кофе, выпечке хлеба.

Консистенция многих пищевых продуктов формируется в процессе производства за счет использования загустителей, студнеутворювачив, пенообразователей, эмульгаторов, стабилизаторов и других веществ. Механизм действия добавок заключается в изменении коллоидных систем продуктов. Среди этих веществ значительное количество это соединения природного происхождения.

Загустители в воде образуют растворы высокой вязкости. Желирующие и студнеобразующие вещества связывают определенное количество воды и образуют гели. В химическом отношении желирующие и студнеутворюючи вещества представляют собой макромолекулы, в структуре которых равномерно распределены гидрофильные группы, способные поглощать из окружающей среды воду и удерживать ее. Натуральные загустители преимущественно растительного происхождения, исключением желатина. Это пектин, агар, растительные камеди и слизи из семян льна, айвы, рожкового дерева, «ирландского мха» (карраген). Большинство синтетических загустителей также имеют растительное основу. Их получают направленной модификацией физико-химических свойств природных веществ: целлюлозы и крахмала. Это такие вещества, как метилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, амилопектин.

Из красных морских водорослей анфельции и филофоры получают агар и агароид. По химической природе это смеси полисахаридов агарозы и агаропектину. Желирующие свойства агара в 10 раз превышают желирующие свойства желатина. Его используют при производстве мармелада, пастилы, мороженого, освещение соков. Агароид также используется в пищевой промышленности, но его желирующие свойства в 2-3 раза уступают агара.

Пектин по химической природе - это сложный эфир метилового спирта и пектиновой кислоты. Он имеет меньшую молекулярную массу, чем протопектин, растворяется в воде и клеточном соке. Используют высоко- и низкоэтерифицированного пектины, которые получают методами кислотной или щелочной экстракции или путем ферментативного гидролиза. Сырьем для производства пектина является свекольный жом, яблочные выжимки, кожицы цитрусовых. Высокоэтерифицированный пектины используют при производстве мармелада, желе, мороженого, майонезов, соусов и т.п.

Желатин получают из костей и кожи животных. По химической природе - это линейный полипептид. Его используют как студнеутворювач при производстве заливных, заливных, рыбных и мясных консервов в желе, мороженого, фруктовых желе, пудингов и тому подобное.

Модифицированные крахмалы. Модификация крахмала - направленное изменение его свойств (растворимости, вязкости, температуры клейстеризации, стабильности клейстер). В пищевой промышленности используют такие виды модифицированных крахмалов: расщепленные (гидролизованные кислотой), окисленные, набухающие, замещены.

Расщепленные крахмалы получают за счет того, что нарушается физическое или химическая структура природного крахмала. Клейстер расщепленных крахмалов характеризуются более низкой вязкостью, большей прозрачностью и стабильностью. Благодаря тому, что расщепленные крахмалы имеют низкую вязкость клейстера, их называют ридкоокиплячимы. Эти крахмалы широко используют в пищевой промышленности. Например, пшеничный и кукурузный для изготовления желейных конфет, картофельный для пудинговых смесей.

Окисленные крахмалы производят с использованием перманганата и бромата калия, перекиси, йодной кислоты и других окислителей. По сравнению с исходным сырьем окисленные крахмалы способны давать прозрачные и стабильные клейстер с меньшей вязкостью. Их используют как заменители агара и агароида при производстве желейных кондитерских изделий, а также как стабилизаторы при производстве мороженого. Добавки таких крахмалов улучшают структуру и пористость хлеба, делают мякоть более эластичным, замедляют черствения хлеба.

Набухающие крахмалы при контакте с водой поглощают ее значительно больше, чем природный крахмал. Они отличаются повышенной растворимостью в теплой и холодной воде. Их используют для производства загущенных продуктов быстрого приготовления (пудингов, сухих смесей кексов, тортов), в производстве сбивных кондитерских изделий, а также как стабилизаторы воды при изготовлении мясных полуфабрикатов.

В последнее время достаточно широкое распространение и использование получили экструзивных крахмалы и крахмалопродукты. По своим свойствам они напоминают набухающие крахмалы. В процессе их производства сырье в специальных аппаратах - экструдерах подвергают вологотермомеханичний обработке при температуре выше температуры клейстеризации крахмала. Порошкообразный крахмал клейстеризуется, приобретает вид тестообразной массы, а затем выпрессовывается из аппарата через матрицы. За счет существенного изменения давления объем выдавленного продукта мгновенно увеличивается в несколько раз, приобретая пористой структуры, которая образуется высушенными пленками крахмального клейстера.

Замещены крахмалы получают в результате присоединения к молекуле природного крахмала определенных химических радикалов или совместной полимеризации его с другими высокомолекулярными соединениями. Такая обработка позволяет получить крахмал с новыми свойствами.

В пищевой промышленности роль загустителей, стабилизаторов, эмульгаторов выполняют некоторые виды крохмалефосфатив (эфиры крахмала и солей фосфорной кислоты). Клейстер этих крахмалов в процессе замораживания и последующего оттаивания не поддаются ретроградации. Поэтому они пригодны для производства продуктов, хранящихся в замороженном состоянии. Их используют для изготовления мучных кондитерских изделий, кремов, майонезов, продуктов детского и диетического питания.

Эмульгаторы и стабилизаторы, добавляют в пищевые продукты, уменьшают поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

Эмульгаторы формируют тонкодисперсную и устойчивую коллоидную систему. Они используются для получения устойчивых эмульсий «жир-вода» или «вода-жир», способны образовывать пены.

Стабилизаторы используют для повышения устойчивости гомогенной системы и степени гомогенизации смесей. Поверхностная активность их меньше по сравнению с эмульгаторами.

Красивыми эмульгаторами являются лецитин яичного желтка. Его используют в производстве различных жировых эмульсий.

Эмульгирующие свойства проявляют моно- и диглицериды. Они используются при изготовлении печенья, маргаринов, некоторых молочных напитков.

Пенообразователи используют для изготовления кондитерских изделий пенообразного структуры: пастилы, зефира, халвы, збивних начинок для конфет. Пенообразующие свойства имеют яичница белки в свежем, высушенном и замороженном виде, кровяное альбумин - высушенная методом распыления сыворотка крови, сапонины - растительные гликозиды, содержащиеся в корнях мыльнянки, сахарной свекле, наперстянке.

Конденсированные фосфаты и полифосфаты улучшают консистенцию мясных и рыбных продуктов, плавленых сыров, кондитерских и хлебобулочных изделий. Например, в колбасах, консервированной ветчине, мороженом мясе и рыбе фосфаты повышают способность белков поглощать и удерживать воду что увеличивает сочность этих продуктов.

Поверхностно-активные вещества используют и как разбавители. Например, для уменьшения вязкости шоколадных масс с целью экономии какао-масла используют соевые или подсолнечные фосфатидные концентраты.

Большинство пищевых добавок, влияющих на консистенцию продуктов, в химическом отношении, как правило, инертны. Поэтому вопросам их возможной токсичности уделяется значительно меньше внимания по сравнению с другими добавками (ароматизаторами, вкусовыми и красителей для веществами). Вместе с тем повышенное количество различных добавок может существенно повлиять на физиологические процессы, происходящие в организме человека. Органы санитарного государственного контроля строго следят за тем, чтобы в загустители, эмульгаторы, стабилизаторы и других препаратах, которые используют для улучшения консистенции продовольственных товаров, остатки токсичных компонентов, которые могут попасть в процессе их производства (консерванты, отбеливатели, растворители), не превышали максимально допустимые концентрации.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие вещества обусловливают сладкий вкус пищевых продуктов?

2. Как сахара отличаются по степени сладости?

3. Дайте характеристику веществам, предоставляющих пищевым продуктам кислый вкус?

4. Какие свойства пищевым продуктам придают алкалоиды и дубильные вещества?

5. Какие красящие вещества относятся к группе натуральных красителей?

6. Как по окраске мускульной ткани мяса можно установить степень его свежести?

7. Чем обусловлено разнообразную окраску кожи рыб?

8. Какие вещества природного происхождения обусловливают аромат большинства продовольственных товаров?

9. Какие группы веществ формируют консистенцию большинства пищевых продуктов?

10. Какую роль в формировании консистенции продуктов играют загустители, пенообразователи, эмульгаторы, стабилизаторы?