Раздаточный материал к лекции Углеводы

ТЕМА ЛЕКЦИИ:

«Углеводы пищевых продуктов: структура, свойства,

превращения»

План лекции:

1. Общая характеристика углеводов.

2. Физиологическое значение углеводов.

3. Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов.

4. Функции моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах.

5. Функции полисахаридов в пищевых продуктах.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕВОДОВ

Моносахариды:

- глюкоза (виноградный сахар)

- фруктоза (плодовый сахар)

- галактоза

- арабиноза

- ксилоза (древесный сахар)

- D-рибоза

Полисахариды:

1. Олигосахариды (полисахариды I порядка):

- сахароза

- лактоза

- мальтоза

2. Полисахариды П-го порядка:

- крахмал

- гликоген

- целлюлоза

- хитин

- декстраны

- пентозаны

- инулин

- слизи и гумми (камеди)

- пектиновые вещества

- гемщеллюлозы

- гликозиды

2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ УГЛЕВОДОВ

1. Главный источник энергии.

2. Пластический материал.

3. Регуляторная функция.

4. Тонизирование центральной нервной системы.

5. Специализированные функции.

6. Защитные реакции организма и др.

Суточная потребность человека в углеводах составляет 400—500 г, при этом при­мерно 75% приходится на крахмал, 20%- моно- и дисахариды, 5% - клетчатка.

Усваиваемые и неусваиваемые углеводы

Усваиваемые углеводы — моно- и олигосахариды, крахмал, гликоген. Неусваиваемые — группа «грубых» пищевых волокон: целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин; группа «мягких» пищевых волокон: пектиновые вещества, инулин, гумми, слизи.

Обмен углеводов в организме человека складывается в основном из следующих процессов:

1. Расщепление в желудочно-кишечном тракте поступающих с пищей полисахаридов и дисахаридов — до моносахаридов. Всасывание моносахаридов из кишечника в кровь.

2. Синтез и распад гликогена в тканях, прежде всего в печени.

3. Анаэробное расщепление глюкозы — гликолиз, приводящий к образованию пирувата.

4. Аэробный метаболизм пирувата (дыхание).

5. Вторичные пути катаболизма глюкозы (пентозофосфатный путь и др.).

6. Взаимопревращение гексоз.

7. Глюконеогенез, или образование углеводов из неуглеводных продуктов. Такими продуктами являются, в первую очередь, пировиноградная и молочная кислоты, глицерин, аминокислоты и ряд других соединений.

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;

— способствуют снижению токсичных веществ жизнедеятельности мик­роорганизмов и выведению из организма токсичных элементов.

При недостаточном содержании в пище неусваиваемых углеводов наблюдается увеличение сердечно-сосудистых заболеваний, злокачественных образований прямой кишки. Суточная норма пищевых волокон составляет 20—25 г.

Углеводы в пищевых продуктах (главные усваиваемые - крахмал и сахароза).

3. ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕВОДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩЕВЫХ

ПРОДУКТОВ

1. Гидролиз углеводов (ступенчатое расщепление до исходных моносахаридов с участием воды).

А. Гидролиз крахмала:

- кислотный; (конечным продуктом гидролиза является глюкоза).

- ферментативный (под действием амилолитических ферментов).

Схема гидролиза крахмала (гликогена) α-амилазой:

Схема гидролиза крахмала β-амилазой:

Б. Гидролиз сахарозы (кислотный, ферментативный).

В. Ферментативный гидролиз некрахмалистых полисахаридов.

2. Реакции дегидратации и термической деградации углеводов

Рис. 3. Превращение D-глюкозы в 3-дезоксиглюкозон

Рис. 4. Образование промежуточных продуктов при дегидратации cахаров

3. Реакции образования коричневых продуктов

А. Карамелизация

Прямой нагрев углеводов, особенно сахаров и сахарных сиропов, способствует протеканию комплекса реакций, называемых карамелизацией. Реакции катализируются небольшими концентрациями кислот, щелочей и некоторых солей. При этом образуются коричневые продукты с типичным карамельным ароматом.

Б. Реакция Майяра (меланоидинобразование).

Реакция Майяра является первой стадией реакции неферментативного потемнения пищевых продуктов. Для протекания реакции требуется наличие редуцирующего сахара, аминного соединения (аминокислоты, белки) и немного воды.

4. Окисление в альдоновые, дикарбоновые и уроновые кислоты

- Действие окислителей.

- Окисление, катализируемое ферментами.

5. Процессы брожения

Брожение — процесс (в котором участвуют углеводы), используемый в ряде пищевых технологий: во время тестоприготовления при изготовлении хлеба, в производстве пива, кваса, спирта, вина и других продуктов.

Спиртовое брожение:

С₆Н₁₂О₆=2С0₂+2С₂Н₅ОН

Молочнокислое брожение:

С₆Н₁₂0₆=2СНз-СНОН-СООН

4. ФУНКЦИИ МОНОСАХАРИДОВ И ОЛИГОСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

1. Гидрофильность.

2. Связывание ароматических веществ.

3. Образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата/

4. Сладость.

5. ФУНКЦИИ ПОЛИСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

Структурно-функциональные свойства полисахаридов

Эффект, наблюдающийся при стоянии амилозных клейстеров, когда длинные и сравнительно неширокие молекулы начинают кристаллизоваться, называют ретроградацией крахмала. Процесс исключения воды, который сопровождает ретроградацию, называется синерезисом.

ВЫВОДЫ:

1. Согласно принятой в настоящее время классификации углеводы подразделяются на три основные группы: моносахариды (альдозы и кетозы), полисахариды I порядка (олигосахариды) и полисахариды II порядка (гомополисахариды и гетерополисахариды).

2. Основные функции углеводов: главный источник энергии, пластический материал, регуляторная, тонизирование центральной нервной системы, специализированные функции, участие в защитных реакциях организма и др.

3. Суточная потребность в углеводах: 400-500 г, при этом 75% приходится на крахмал, 20% - на моно- и дисахариды, 5% - на клетчатку.

4. Усваиваемые углеводы: моно- и олигосахариды, крахмал, гликоген. Неусваиваеиые – целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин, пектиновые вещества, инулин, гумми, слизи.

5. Неусваиваемые углеводы (пищевые волокна) выполняют ряд важных функций в организме человека: стимулируют моторную функцию кишечника, препятствуют всасыванию холестерина, нормализуют микрофлору кишечника, регулируют липидный обмен, выводят из организма токсичные вещества и др. Суточная норма пищевых волокон – 20-25 г.

6. Углеводы содержатся главным образом в растительных продукта: зерновых, фруктах, овощах и др. Главные усваиваемые углеводы в питании человека – крахмал и сахароза.

7. При производстве пищевых продуктов углеводы подвергаются превращениям: гидролизу (кислотному, ферментативному), дегидратации и химической деградации, карамелизации, меланоидинообразованию, окислению, брожению (спиртовому, молочнокислому).

8. Моно- и олигосахариды выполняют следующие функции в пищевых продуктах: гидрофильность, связывание ароматических веществ, образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата, сладость.

9. Полисахариды в пищевых продуктах выполняют структурно-функциональные свойства, обеспечивая их качество и текстуру.