Влияние различных способов, режимов технологической обработки и хранения на стабильность витаминов. Способы витаминизации пищевых продуктов. Методы определения витаминов в сырье и пищевых продуктах Биохимия

1 ответ(а)

1. 

   hubba-bubba 2018-11-03 12:27:10

   Витамины — это низкомолекулярные органические соединения. Недостаточное потребление витаминов вызывает гиповитаминоз, а избыточное потребление жирорастворимых витаминов — гипервитаминоз. Витамины подразделяют на водорастворимые — С, Р, группы В и жирорастворимые — A, D, Е, К.

   Физические и химические факторы влияющие на стабильность витаминов включают в себя воздействие тепла, влажности, воздуха или света, а также кислотной или щелочной среды. Любой из этих факторов может оказать влияние на стабильность витаминов при обработке или хранении продуктов.

   Пшеничная и желтая кукурузная мука, хранящиеся при комнатной температуре, сохраняют более 95% витамина А спустя 6 месяцев. Однако стабильность витамина А при высоких температурах хранения не так хороша. В пшеничной муке, хранящейся в течение 3 месяцев при 45° C, остается всего 72% витамина A.

   Во время выпечки хлеба происходят ограниченные потери витамина А, тогда как процесс жарки оказывает неблагоприятное влияние на стабильность витамина. После нагрева соевого масла до температуры обжаривания, обогащенного витамином А, в нем остается около 65% исходного уровня витамина А. Если же это масло использовать еще 4 раза, в нем остается менее 40% от исходного уровня витамина А.

   Для повышения пищевой ценности продукта, проводят витаминизацию, путем внесения определенной дозы того или иного витамина в процессе производства продукта.

   При этом следует учитывать влияние температурных факторов, значения рН и прочее.

   Например, при витаминизации молока, витамин С вносят после пастеризации, в связи с потерей свойств данного витамина при воздействии высоких температур.

   Клейстеризация, карамелизация. Роль углеводов в цветообразовании, формировании вкуса, структуры. Методы определения углеводов в продукции.

   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. В ходе технологической обработки под воздействием влаги и тепла 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.

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

   Карамелизация. 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.

   Роль углеводов в цветообразовании, формировании вкуса, структуры.

   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.

   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.

   При технологической обработке крахмалосодержащих продуктов крахмал проявляет способность к адсорбции влаги, набуханию, клейстеризации, деструкции.
   Нативный крахмал практически нерастворим в воде, вследствие гидрофильности он может адсорбцировать до 30% влаги к собственному весу и изменять тем самым структуру продукта.

   Методы определения углеводов в продукции.

   Общим признаком для всех сложных углеводов является то, что их можно расщепить до моносахаридов при использовании кислотного или ферментативного гидролиза. Условия гидролиза(температура, длительность, концентрация катализатора) для разных видов полисахаридов второго порядка должны быть различны. На этом свойстве и основано определение отдельных сложных углеводов.В пищевой промышленности для контроля качества готовых изделий, внутрицехового контроля, а также для исследовательских целей применяется более шести десятков методов определения сахаров. Такое обилие методов обусловливается богатым ассортиментом пищевых продуктов и разнообразием состава.Все методы определения сахаров могут быть разделены на три группы: химические, физические, физико-химические (инструментальные).

   Моно- и олигосахариды. Для определения моно- и олигосахаридов используют их восстанавливающую способность.

   Сначала углеводы извлекают из пищевых продуктов 80 % этиловым спиртом. Спиртовые экстракты упаривают под вакуумом, разбавляют горячей водой и фильтруют. При анализе продуктов, относительно богатых белками и фенольными соединениями фильтрат дополнительно обрабатывают нейтральным раствором ацетата свинца, избыток которого удаляют сульфатом, фосфатом или оксалатом натрия.

   Осадок отфильтровывают, а в фильтрате определяют восстанавливающие (редуцирующие) сахара с использованием фелинговой жидкости или иодометрически. Для определения сахарозы (вместе с редуцирующими сахарами) ее необходимо предварительно гидролизовать.

   Усваиваемые полисахариды. Определение крахмала основано, как правила, на определении полученной при гидролизе глюкозы химическими методами или на способности полученных растворов вращать плоскость поляризации. Для определения крахмала необходимо предварительно освободиться от моно- и олигосахаридов экстракцией 80% этанолом. Затем проводят извлечение крахмала из продукта каким-либо способом (например, растворением сначала в холодной, потом в горячей воде) и освобождаются от белков путем обработки раствора фосфорно-вольфрамовой кислотой, ацетатом цинка, гексацианоферратом (III) калия или другими белковыми
   осадителями. Определение крахмала проводят, как правило, путем определения глюкозы после ферментативного или кислотного гидролиза. Для расчета используют соответствующие коэффициенты.

   Можно применять метод поляриметрии.

   Для определения декстринов их извлекают теплой (40 0С) водой и осаждают этанолом, проводят гидролиз и определяют глюкозу. Для расчета используют соответствующие коэффициенты. Можно использовать метод спектрофотометрии, измеряя интенсивность окраски йод-крахмального комплекса. Неусваиваемые углеводы. Общее содержание пищевых волокон (лигнин + неусваиваемые углеводы)обычно определяют гравиметрическим методом. Анализ заключается в использовании фракционирования – сначала гидролизуют крахмал и белки при помощи ферментов, имитирующих расщепление их в желудочнокишечном тракте человека (амилаза, пепсин, панкреатин), растворимые пищевые волокна осаждают спиртом, фильтруют, осадок взвешивают.

   Пектин. Определение основано на извлечении пектина (растворимого пектина и протопектина) из пищевого продукта, осаждении и взвешивании. Для извлечения растворимого пектина применяют экстракцию холодной водой с последующим кипячением.

   Для извлечения протопектина применяют кипячение с соляной кислотой после извлечения растворимого пектина. Для продуктов, богатых крахмалов, применяют специальные приемы для его отделения. Для осаждения пектина проводят реакцию с хлоридом кальция. Помимо взвешивания можно определять в осадке содержание кальция комплексометрически с трилоном Б и по этим данным рассчитывать содержание пектина.

   Гемицеллюлозы гидролизуются труднее, чем пектин, их определяют после удаления пектинов. Определение гемицеллюлоз основано на определении восстанавливающих сахаров, полученных при кислотном или щелочном гидролизе. Для расчета используют
   соответствующие коэффициенты.

   Клетчатка. Метод определения клетчатки основан на проведении гидролиза легкорастворимых углеводов и получении негидролизуемого остатка, который взвешивают.