Все органические питательные вещества в конечном счете возникают из
углеводов, образуемых растениями в процессе фотосинтеза, который происходит в зеленых частях растений при участии хлорофилла за счет использования углекислоты, воды и световой энергии.
По физическим и химическим свойствам углеводы делят на:
· моносахариды (простые сахара);
· олигосахариды (сложные сахара);
· содержащие от 2-х (дисахариды) до 10 моносахаридных остатков, соединенных между собой гликозидной связью;
· полисахариды (несахароподобные) или высшие углеводы, построенные из многих моносахаридных остатков.
— Моносахариды имеют формулу С6Н12O6. По внешнему виду моносахариды — белые кристаллические вещества, сладкие на вкус, легко усваиваются организмом. К ним относят глюкозу, фруктозу, маннозу, галактозу, пентозу и др. В настоящее время известно около 70 моносахаридов, из них 20 найдены в природе, остальные искусственно синтезированы.
Глюкоза (виноградный сахар) находится в плодах, овощах, меде. В организме человека является обязательным компонентом крови. Входит в качестве основного звена в состав многих природных олиго- и полисахаридов.
Фруктоза (плодовый сахар) содержится в меде, семечковых плодах и арбузах.
Манноза может встречаться в свободном виде, но чаще вместе с другими
моносахаридами образует длинные полисахаридные цепи.
Галактоза является составной частью молочного сахара, обладает
незначительной сладостью.
Пентоза (углеводород, содержащий 5 углеродных атомов), ее разновидности рибоза и дезоксирибоза входят в состав рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот (РНК и ДНК).
Глюкоза и фруктоза хорошо растворимы в воде, гигроскопичны (особенно
фруктоза), легко сбраживаются дрожжами с образованием этилового спирта и углекислого газа.
— Дисахариды имеют общую формулу C12H22O11. Это белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус. Однако сладость различных сахаров неодинакова. К ним относят сахарозу, мальтозу, лактозу и трегалозу.
Сахароза (свекловичный сахар) содержится в сахарной свекле, сахарном
тростнике, плодах, овощах. Состоит из остатков глюкозы и фруктозы, является основным пищевым углеводом. Под действием ферментов и при нагревании с растворами кислот легко гидролизуется с образованием глюкозы и фруктозы.
Смесь, состоящая из равного количества глюкозы и фруктозы, называется инвертным сахаром, который очень гигроскопичен. Сахароза же хорошо растворяется в воде, но гигроскопичность ее незначительна. Поэтому, чтобы, например, предохранить открытую карамель от увлажнения, ее обсыпают сахаром. На растворимости сахарозы основано использование сахарной пудры для посылки поверхности киселей, форм для желе и кремов.
Мальтоза (солодовый сахар) состоит из 2-х остатков глюкозы, образуется при частичном гидролитическом расщеплении крахмала и гликогена — основных резервных углеводов растений и животных. Содержится в проросшем зерне, патоке. При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.
Лактоза (молочный сахар) содержится в молоке, состоит из остатков
галактозы и глюкозы. Под действием ферментов молочно-кислых бактерий лактоза сбраживается с образованием молочной кислоты. На этом основано получение кисло-молочных продуктов. При гидролизе лактозы образуются глюкоза и галактоза.
Трегалоза находится в грибах, пекарских дрожжах.
Под действием ферментов пищеварительного тракта олигосахариды легко
гидролизуются с образованием моносахаридов и поэтому хорошо усваиваются.
Гидролиз олигосахаридов происходит также при нагревании их с раствором кислот, при варке варенья, киселей из плодов и ягод.
Под действием дрожжей сахароза и мальтоза сбраживаются с образованием
этилового спирта и выделением углекислого газа.
— Полисахариды имеют общую формулу С6Н10О5. К ним относят
крахмал, гликоген, инулин, клетчатку.
Крахмал содержится в продуктах растительного происхождения: муке, крупе, макаронных изделиях (70 —80%), картофеле (12—24%) и др. Зерна крахмала различных растений по строению и размеру неодинаковы: самые крупные зерна овальной формы у картофельного крахмала, самые мелкие угловатой формы — у рисового крахмала. Наружная часть зерна крахмала состоит из амилопектина, внутренняя —из амилозы. Амилопектин при нагревании с водой набухает и клейстеризуется, в результате происходит увеличение объема при варке круп и макаронных изделий. При хранении продуктов (хлеба, вареного картофеля и др.) наблюдается ретроградация (старение) клейстеризованного крахмала с выделением капелек воды. В холодной воде крахмал нерастворим. Под действием фермента (-амилазы крахмал расщепляется до декстринов, под действием (- амилазы – до мальтозы, которая в свою очередь под действием фермента мальтозы превращается в глюкозу. Гидролизом крахмала получают патоку. При потреблении крахмалистых продуктов крахмал под действием осахаривающих ферментов слюны и пищеварительных соков осахаривается и хорошо усваивается.
Усвоение крахмала происходит постепенно, по мере его расщепления.
Характерной реакцией для определения крахмала в пищевых продуктах является действие йода, который окрашивает крахмал в синий цвет.
Гликоген (животный крахмал)- важный резервный полисахарид животных и человека, откладывается в печени(до 20 %) и мышцах(до 4 %). Растворим в воде, конечным продуктом гидролиза является глюкоза.
Инулин содержится в земляной груше, цикории. Хорошо растворим в горячей воде, конечным продуктом гидролиза является фруктоза.
Клетчатка (Целлюлоза)— главный компонент клеточных стенок растений.
Состоит только из остатков глюкозы, соединенных друг с другом в длинные прямые цепи. Не одревесневавшая клетчатка, содержащаяся в листьях капусты и некоторых овощей, растворяется пищеварительными соками. Одревесневавшая, содержащаяся, например, в оболочках зерна, кожуре картофеля, организмом не усваивается. Плохо перевариваясь, клетчатка положительно действует на процесс пищеварения, усиливая перистальтику кишечника. Человеку требуется около 25 г. клетчатки в сутки.
При нагревании кристаллов сахара до температуры 160 — 190С
происходит карамелизация с образованием темноокрашенного вещества — карамелена, хорошо растворимого в воде. На этом явлении основано использование в кулинарии «жженки» для подкрашивания соусов и желе.
При кипячении молока, выпечке хлеба происходит взаимодействие сахаров
с аминокислотами белков. В результате этой реакции образуются меланоидины, придающие кремовый цвет топленому молоку и коричневый — корочке выпеченного хлеба.
Являясь основным компонентом пищи человека, углеводы поставляют
большую часть энергии, необходимой для жизнедеятельности организма. В организме человека более половины энергии образуется за счет углеводов.
Энергетическая ценность усвояемых углеводов равна 15,7 кДж, или 3,75 ккал тепла (при окислении 1 г.) Человеку в сутки необходимо 400 — 500 г. углеводов, из них 50 — 100 г. моно— и дисахаридов. Из-за ограниченной способности накапливаться в организме под влиянием инсулина избыток углеводов превращается в жир и накапливается в жировом депо. Избыток углеводов в питании приводит к появлению лишнего веса и тучности. При физической работе роль углеводов в энергообеспечении организма повышается. Они расщепляются первыми, когда возникает необходимость в срочном образовании энергии. Например, при максимальной и субмаксимальной мощности около 70 – 90% всей расходуемой энергии обеспечивается за счет гликолиза, т.е. путем расщепления глюкозы.
Жиры.
Жиры — это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина С3Н5(ОН)3 и жирных кислот, входящие в состав животных и растительных тканей. В пищевых жирах преобладают триглицериды (в молекуле глицерина все ионы водорода гидроксильных групп замещены остатками жирных кислот).
По количеству атомов углерода жирные кислоты делят на
— низкомолекулярные ( от 4 до 12 атомов углерода) и
— высокомолекулярные (16 - 18 и более атомов углерода).
Низкомолекулярные жирные кислоты бывают только предельными. К ним относятся масляная, капроновая, каприновая, каприловая кислоты. Они растворимы в воде, летучи с водяными парами, обладают неприятным запахом.
Высокомолекулярные жирные кислоты делятся на:
· предельные(насыщенные, не содержащие в углеродной цепи двойных
связей ( стеариновая, пальмитиновая, миристиновая и др.);
· непредельные (ненасыщенные, имеющие в углеродной цепи двойные
связи (олеиновая , линолевая , линоленовая и др.).
В углеродной цепи предельных жирных кислот атомы углерода соединяются
одинарными связями, а непредельные жирные кислоты имеют две, три и большее число двойных связей. По месту двойных связей к жирным кислотам при определенных условиях может присоединяться водород, в результате чего жирные кислоты превращаются в более насыщенные или даже предельные. Так как предельные жирные кислоты при обычных условиях твердые, то и полученный жир из жидкого состояния переходит в твердое. Этот процесс называется гидрогенизацией: С17H33COOH + H2 = С17Н35СООН.
Гидрогенизированный жир (саломас) является основным сырьем для
приготовления маргарина и кулинарных жиров.
Жиры имеют ряд общих свойств. Они легче воды, их плотность составляет
0,91 — 0,97. Жиры растворимы в органических растворителях (бензине,
хлороформе). Легче усваиваются те жиры, у которых температура плавления ниже или близка к температуре тела человека.
Температура плавления жиров зависит от состава жирных кислот. В