Углеводы. Лекция 4 презентация

КЛАССИФИКАЦИЯ
Углеводы под­разделяются на три основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды содержат от 3 до 9 атомов углерода, наиболее распространены пентозы и гексозы.
Моносахариды присутствуют, как в развёрнутой, так и в циклической формах.
Среди моносахаридов широко известны глюкоза, фруктоза, галактоза.

МОНОСАХАРИДЫ
Глюкоза (виноградный сахар) содержится в ягодах, фруктах и меде. Из молекул глюкозы построены крахмал, гликоген, мальтоза; глюкоза является составной частью сахарозы, лактозы.
Фруктоза (плодовый сахар) содержится в меде, фруктах; является составной частью сахарозы.
Галактоза - составная часть молочного сахара (лактозы), которая со­держится в молоке млекопитающих, растительных тканях, семенах.

ПОЛИСАХАРИДЫ
Полисахариды – это основной источник углеводов в пище человека и животных
Подразделяются на: полисахариды первого порядка (олигосахариды) и второго порядка (полиозы)
Олигосахариды содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями
Наиболее распространенны дисахариды сахароза (обычный пищевой сахар) и лактоза содержится только в молоке и состоит из гaлактозы и глюкозы
Полисахариды второго порядка делятся на гомополисахариды (состоят из моносахаридных единиц только одного типа) и гетерополисахариды (для них характерно наличие двух или более типов мономерных звеньев)

ПОЛИСАХАРИДЫ
Крахмал состоит из двух гомополисахаридов: ли­нейного – амилозы (задействованы связи 1-4) и разветвленного – амилопектина (задействованы связи 1-6). Крахмал является главной составной частью пищи человека, содержится в хлебе, картофеле, крупах, овощах
Гликоген – полисахарид, распространенный в тканях живот­ных, близкий по своему строению к амилопектину
Целлюлоза (или клетчатка) наиболее распростра­ненный растительный гомополисахарид. Выполняет роль опорного материала растений, из нее строится жесткий скелет стеблей, листьев

ПОЛИСАХАРИДЫ
Слизи (содержатся в большом количестве в льняных семенах и в зерне ржи) и гумми (камеди – выделяемые в виде наплывов вишневыми, сливовыми или миндальными деревьями в местах повреждения ветвей и стволов)
Пектиновые вещества содержатся в растительных соках и плодах, представляют собой гетерополисахариды
Пектины составляют основу фруктовых гелей

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ УГЛЕВОДОВ
Углеводы - главный источник энергии для человеческого организма (жизнедеятельность всех клеток, тканей и органов, особенно мозга, сердца, мышц)
В результате биологического окисления углеводов (жиров и, в меньшей степени, белков) в организме освобождается энергия 16,7 кДж (4 ккал) из 1 г углеводов или белков, 37,76 кДж (9 ккал) из 1 г жиров
Углеводы и их производные входят в состав соединительной ткани; противодействуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров; предотвращают свертывание крови в сосудах, препятствуют проникновению бактерий через клеточную оболочку и др.
Углеводные запасы человека ограничены, содержание их не превышает 1% массы тела. При интенсивной работе они быстро истощаются, поэтому углеводы должны поступать с пищей ежедневно. Суточная потребность человека в углеводах составляет 400-500 г, при этом примерно 80% приходится на крахмал.

КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ
С точки зрения пищевой ценности углеводы подразделяются на усваиваемые и неусваиваемые
Усваиваемые углеводы – моно- и олигосахариды, крахмал, гликоген
Неусваиваемые – целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектин, гумми,слиз
Все усваиваемые углеводы расщепляются в желудочно-кишечном тракте до моносахаридов, а моносахариды далее всасываются из кишечника в кровь
Неусваиваемые углеводы человеческим организмом не утилизируются, но они чрезвычайно важны для пищеварения и составляют так называемые пищевые волокна

ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА
Пищевые волокна выполняют следующие функции в организме человека:
стимулируют моторную функцию кишечника
препятствуют всасыванию холестерина
играют положительную роль в нормализации состава микрофлоры кишечника, в ингибировании гнилостных процессов
оказывают влияние на липидный обмен, нарушение которого приводит к ожирению
адсорбируют желчные кислоты
Источники: ржаные и пшеничные отруби, овощи, фрукты
Суточная норма: 20–25г

ФУНКЦИИ МОНОСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Гидрофильность ( группы –OH взаимодействуют с молекулами воды, что приводит к растворению углеводов)
Эффект связывания воды зависит от структуры углевода(фруктоза более гигроскопична, чем глюкоза, хотя они имеют и одинаковое число гидроксильных групп. Сахароза гораздо более гигроскопична, чем лактоза или мальтоза)
Карамелизация - под действием высоких температур образуются ароматические вещества(вкус шоколада, вкус хлеба)
Меланоидинообразования - взаимодействие восстанавливающих сахаров (моносаха­риды и дисахариды), как содержащихся в продукте, так и образую­щихся при гидролизе более сложных углеводов с аминокислотами, пеп­тидами и белками.

МЕЛАНОИДИНООБРАЗОВАНИЕ
Образуются темноокрашенные продукты — меланоидины (от греческого «меланос» — темный) реакция Майяра
МО протекает в нейтральной и щелочной среде
Общей группой для соединений в реакции Майяра является

Меланоидинообразование
Сущность реакции. Низкомолекулярные продукты распада белков (пептиды, аминокислоты), содержащие свободную аминную группу (- NH2), вступают в реакцию с соединениями, содержащими карбонильную группу =С=О, например, с альдегидами и восстанавливающими сахарами (фруктозой, глюкозой, мальтозой), в результате чего происходит разложение как аминокислоты, так и сахара.
Из аминокислоты образуются альдегид, аммиак и диоксид углерода, а из сахара-фурфурол и оксиметилфурфурол
Альдегиды придают аромат пищевым продуктам. Фурфурол и оксиметилфурфурол вступают в соединения с аминокислотами, образуя темно-окрашеные продукты, меланоидины

Влияние воды на реакцию меланоидинообразования
для максимального протекания реакции вокруг молекулы белка необходим мономолекулярный слой глюкозы и мономолекулярный слой воды
чем выше концентрация реагирующих веществ и меньше воды, тем интенсивнее образуются меланоидины

Влияние температуры на реакцию меланоидинообразования
При нулевой и минусовой температурах реакция меланоидинообразования не протекает
С повышением температуры скорость реакции значительно возрастает. При различных температурах образуются различные продукты реакции.
В водных растворах с концентрацией сухих веществ около 50% ароматические вещества с наиболее приятными органолептическими свойствами образуются при температуре (95-100° С)

Влияние среды на реакцию меланоидинообразования
Реакция меланоидинообразования протекает в довольно широких пределах рН среды в щелочных средах - ускоряется

Ингибиторы реакции меланоидинообразования
ингибиторами являются вещества, реагирующие с карбонильными соединениями- димедон, гидроксиламин, бисульфат
связывание альдегидов димедоном приостанавливает реакцию меланоидинообразования
Таким образом, МО, с одной стороны, снижает пищевую ценность готового продукта вследствие потери ценных питательных веществ, с другой - улучшает органолептические показатели готовых изделий

Активность аминокислот и сахаров в реакции Майяра
Снижение активности в ряду аминокислот:
лизин > глицин > метионин > аланин > валин > глутамин > фенилаланин > цистин > тирозин
Сахаров : ксилоза > арабиноза > глюкоза > лактоза > мальтоза > фруктоза

Карамелизация
Схема изменений сахарозы:
Сахароза → Моносахариды → Ангидриды → Оксиметилфурфурол
(смесь глюкозы сахаров
и фруктозы) ↓ ↓
↓
Продукты реверсии Красящие Муравьиная
и и
гуминовые левулиновая
вещества кислоты

Карамелизация
Продукты разложения сахаров обладают различными свойствами
Оксиметилфурфурол, красящие и гуминовые вещества – повышают цветность и гигроскопичность продуктов и отрицательно сказываются при производстве сахара и карамели
Ангидриды и продукты конденсации способны задерживать кристаллизацию сахарозы из карамельной массы и не оказывают влияния на гигроскопичность и цветность продукта

ФУНКЦИИ ПОЛИСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Неусваиваемые полисахариды целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые компоненты клеточных стенок овощей, фруктов и семян придают продуктам:
твердость, хрупкость, плотность
обеспечивают загустевание, вязкость, липкость, гелеобразование, ощущения во рту

Крахмал
важный компонент пищевых продуктов
исполняет роль загустителя
связывающий агент
в горячей воде образуют вязкие клестеры
при хранении и замораживании крахмалосодержащих продуктов возможна ретроградация (кристаллизация)
это приводит к появлению волокнистой структуры продукта и его черствению

Модифицированные крахмалы получают из природного крахмала
они обладают улучшенными функциональными свойствами
образуют более устойчивые клейстеры и гели
Целлюлоза
нерастворима в воде
в пищевых продуктах используют гидролизаты целлюлозы
(микрокристаллическую целлюлозу) в начинках, пудингах, мягких сырах, фруктовых желе, пекарских изделиях, мороженом и различных замороженных десертах