Функциональные свойства и превращения углеводов в технологическом потоке

Функциональные свойства и превращения углеводов в технологическом потоке углеводов 1. Краткая характеристика функциональных свойств моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах 2. Краткая характеристика функциональных свойств полисахаридов в пищевых продуктах. 3. Превращения углеводов в технологическом потоке. 4. Методы определения углеводов в пищевых продуктах (КСР). 5. Классификация, роль, строение углеводов. (КСР)

Вопрос 1. Краткая характеристика функциональных свойств моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах А) Гидрофильность. Таблица 1. Абсорбция воды сахарами Сахара Абсорбция воды (20°С), %, при относительной равновесной влажности и времени 60%, 1 ч 60%, 9 дней 100%, 25 дней Глюкоза 0, 07 14, 5 Фруктоза 0, 28 0, 63 73, 4 Сахароза 0, 04 0, 03 18, 4 Мальтоза-гидрат 5, 05 5, 1 Лактоза-гидрат 5, 05 5, 1

Роль гидрофильности моно и олигосахаридов: • 1. Способствует контролю активности воды в пищевых продуктах • 2. Возможность лимитировать поступление влаги или контролировать ее потерю.

Б). Связывание ароматических веществ Сахар-вода + ароматическое в-во—► сахарароматическое в-во + вода Летучие ароматические вещества — это многочисленная группа карбонильных соединений (альдегиды, кетоны), производные карбоновых кислот (эфиры) и др.

В). Образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата Роль продуктов неферментативного потемнения: • 1. Придают запах продукту, определенный аромат, влияют на свойства, обладают сладостью. • 2. Мальтол и этилмальтол влияют на текстуру пищевого продукта, давая эффект большей «бархатистости» . • 3. Аромат продукта зависит от вида аминокислоты, связанной с глюкозой, и температуры взаимодействия.

Г). Сладость

Вопрос 2. ФУНКЦИИ ПОЛИСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ 2. 1. ). Структурно-функциональные свойства полисахаридов обеспечение качества, текстуры: твердости, хрупкости, плотности, загустевание, вязкости, липкости, гелеобразующей способности, ощущения во рту.

2. 1. 1. Образование кристаллических зон (областей) • Ретрограция – процесс кристаллизации амилозных клейстеров. • Синерезис – исключение воды, сопровождающее ретрограцию. 2. 1. 2. Образование гелей. 2. 1. 3. Образование вязких растворов.

2. Б) Функции крахмала Факторы, влияющие на процесс клейстеризации крахмала: • Температура • Активность воды • Содержание сахара • Присутствие липидов • Концентрация солей • р. Н среды • Присутствие белков

Модифицированные крахмалы: • • Предварительно клейстеризованный. Модифицированный кислотой. Этерифицированные крахмалы. Окисленные крахмалы.

2. 3). Функции целлюлозы, гемицеллюлозы, пектиновых вещества Функциональные свойства модифицированных целлюлоз: • 1. Загустители в начинках, пудингах, мягких сырах. • Ингибирование роста кристаллов льда в замороженных продуктах. • Продлевает сохранность кондитерских изделий. • Стабилизируют эмульсии. • Способствуют сохранению углекислого газа в газированных продуктах. • Водоудерживающая роль и препятствие синерезису.

Функциональные свойства гемицеллюлозы: • 1. Улучшают качество замеса, т. к. уменьшают энергию перемешивания. • 2. Участвуют в формировании структуры теста (формирование клейковины). • 3. Тормозят черствение (связывают воду). • 4. Физиологические функции (улучшение маторики ЖКТ, снижение уровня холестерина, снижают потребность в инсулине).

Функциональные свойства пектиновых веществ Факторы, влияющие на желеобразующие свойства пектина: 1. Степень этерификации. 2. Молекулярная масса — с ее увеличением возрастает сила геля; 3. Распределение рамнозы — наличие в цепи пектиновой молекулы рамнозы вызывает зигзагообразные изгибы, что влияет на ассоциацию пектиновых молекул и, следовательно, на образование гелей; 4. Наличие ацетильных групп — в высокоэтерифицированных пектинах ацетильные группы стерически препятствуют образованию пектиновых ассоциаций, а в низкоэтерифицированных — взаимодействию между ионами кальция и свободными карбоксильными группами.

Вопрос 2. Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов Гидролиз углеводов (крахмала, сахарозы, целлюлозы и др. ) • Реакции дегидратации и термической деградации углеводов • Реакции образования коричневых продуктов • Процессы брожения

РЕАКЦИИ ГИДРОЛИЗА Гидролиз крахмала. • 1. Кислотный • 2. Ферментативный под действием амилолитических ферментов. • Схему гидролиза крахмала (гликогена) α амилазой можно представить так: α-амилаза крахмал декстрины + мальтоза + глюкоза • (много) (мало)

Роль ферментного гидролиза крахмала • 1. В процессе тестоведения и выпечке (субстраты для брожения). • 2. В производстве пива, кваса. • 3. В производстве спирта. • 4. В производстве сахаристых крахмалопродуктов (глюкозы, патоки, сиропов).

Гидролиз сахарозы • 1. Неферментативный (в присутствие пищевых кислот и высокой температуры). • 2. Ферментативный (под действием фруктофуранозидазы (сахаразы или инвертазы)). • Роль: • 1. Препятствие черствению кондитерских изделий. • 2. Улучшение аромата хлебобулочных изделий. • 3. Получение инвертных сиропов. • 4. В процессе брожения при виноделии.

Гидролиз некрахмалистых полисахаридов (целлюлозы и гемицеллюлозы, пектиновых веществ) осуществляет комплекс ферментов

Реакции дегидратации и термической деградации углеводов

Реакции образования коричневых продуктов Неокислительное или неферментативное потемнение представлено в пищевых продуктах очень широко. Оно связано с реакциями углеводов и включает явление карамелизации и взаимодействие углеводов с белками или аминами. Последнее известно как реакция Майяра. а. Карамелизация.

Дисахара Монозы Продукты конденсации (реверсии) Ангидриды моноз Оксиметилфурфурол Окрашенные гуминовые вещества Муравьиная и левулиновая кислоты

Факторы, влияющие на процесс карамелизации: • 1. Состав и концентрация сахара. • Степень и продолжительность теплового нагрева. • р. Н среды • Присутствие примесей

Пути карамелизации: • 1. От молекуля глюкозы может отщепиться 1 или 2 молекулы воды, а продукты реакции соединиться с молекулой сахарозы или между собой. • 2. От глюкозы может отщепиться 3 молекулы воды с образованием оксиметилфурфурола с последующим разрушением углеродной цепи и образованием кислот. • 3. От сахарозы могут отщепиться две молекулы воды с образованием карамелана. • 4. От сахарозы могут отщепиться три молекулы воды с образованием карамелена, затем карамелина.

Эти продукты имеют сладкий вкус, что также определяет их положительную роль в пищевых продуктах.

РЕАКЦИИ МЕЛАНОИДИНООБРАЗОВАНИЯ Этапы меланоидинообразования: • 1. Реакция Майяра и образование продуктов Амадори • 2. Превращения продуктов Амадори с обазованием дикарбонильных соединений или промежуточных дезоксигексозулоз. • 3. Образование летучих соединений.

Схема меланоидинообразования

Скорость и глубина меланоидинообразования зависит от: • Состава углевода и аминокислоты и их соотношении. • р. Н среды (оптимальные значения-7, 8 -9, 2) • Влажность и активность воды (промежуточное влагосодержание оптимально) • Присутствие примесей (перекись водорода, серная кислота, гидросульфит натрия тормозят процесс). • Температура. • Ионы металлов (интенсивнее в присутствии ионов меди и железа) ПЕРВЫЙ ЭТАП: Образование глюкозоглицина и его перегруппировки

2 этап меланоидинообразования – преобразование продуктов Амадори по двум направлениям • А) Образование дифруктозоглицина из фруктозоглицина (полимеризация) • Б) Распад фруктозоглицина и енолизация

Потеря лизина в молочных продуктах Продукт Температура, • С Свежее молоко Обезжиренное сухое 100 150 Время Потеря L-лизина, % 5 Несколько минут Несколько мин. 3 часа 40 80

Этап 3.

Пути ингибирования образования в пищевых продуктах коричневых пигментов: • Физические (снижение влажности, р. Н, температур), концентрации сахара. • Ферментативное – введение глюкооксидазы с последующим разрушением глюкозы до D глюконовой кислоты. • Химическое ингибирование – использование сульфитов.

ВОПРОС 4. Окисление углеводов под действием окислителей

Ферментативное окисление углеводов

ВОПРОС 5. Процессы брожения Брожение — процесс (в котором участвуют углеводы), используемый в ряде пищевых технологий: во время тестоприготовления при изготовле нии хлеба, в производстве пива, кваса, спирта, вина и других продуктов. Спиртовое брожение осуществляется благодаря жизнедеятельности ряда микроорганизмов. Наиболее типичными организмами спиртового брожения являются дрожжи рода Saccharomyces. Суммарно спиртовое брожение может быть выражено следующим уравнением: С 6 Н 1206 = 2 С 02 + 2 С 2 Н 5 ОН Другой вид брожения, важный для пищевых технологий, это молочнокислое брожение, при котором из одной молекулы гексозы образуются две молекулы молочной кислоты: С 6 Н 12 О 6 = 2 СН 3 СНОН СООН

Маслянокислое брожение осуществляется при участии ферментов маслянокислых бактерий: маслянокислые бактерии (ферменты) С 6 Н 12 О 6 → СН 3 − СН 2 − СООН + 2 СО 2 ↑ +2 Н 2 ↑ Моносахариды В результате реакции маслянокислого брожения образуется молекула масляной кислоты две молекулы диоксида углерода и водород. Этот процесс происходит на дне болот при разложении растительных остатков, а также при возникновении инфекции маслянокислыми микроорганизмами в процессе производства продуктов питания.

Лимоннокислое брожение осуществляется ферментов плесневого гриба Aspergillus niger: при участии ОН плесневый гриб (ферменты) С 6 Н 12 О 6 + [О] → СООН − СН 2 − СООН глюкоза (фруктоза) СООН В результате реакции лимоннокислого брожения образуется молекула лимонной кислоты. В основе этой реакции лежит процесс получения лимонной кислоты.