27. Процессы превращения углеводов при производстве продуктов питания: гидролиз, меланоиддинообразование, карамелизация.

27. Процессы превращения углеводов при производстве продуктов питания: гидролиз, меланоиддинообразование, карамелизация.

Углеводы при хранении пищевого сырья, переработки, готовые продукты претерпевают разнообразные превращения. Они зависят от состава углеводного комплекса, условий (влажность температура, рН среды, наличие ферментов). Из этих превращений необходимо в первую очередь отметить кислотный и ферментативный гидролиз ди- и полисахаридов, брожение, карамелизация и меланоидинообразование.

Гидролиз. Гидролиз зависит от многих факторов: рН, температуры, комплекса ферментов. Он важен не только для процесса получения пищевых продуктов, но также и для процессов их хранения. Кислотный гидролиз долгое время был главным при получении глюкозы из крахмала. Ферментативный гидролиз крахмала присутствует во многих пищевых технологиях как один из необходимых процессов, обеспечивающих качество конечного продукта – в хлебопечении (процесс тестоприготовления и выпечки хлеба), производстве пива (получении пивного сусла, сушка солода), кваса (получение квасных хлебцев), спирта (подготовка сырья для брожения), различных сахаристых крахмалопродуктов (глюкозы, патоки, сахарных спиртов).

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. Обычно для получения карамельного цвета и запаха используется сахароза. Нагреванием раствора сахарозы в присутствии серной кислоты или кислых солей аммония получают интенсивно окрашенные полимеры (сахарный коллер) для применения в различных пищевых продуктах – при производстве напитков и карамели. Особенно чувствительна нагреванию фруктоза, поэтому карамелизация и протекает в 6-7 раз быстрее, чем глюкоза.

Меланоидинообразование. Под меланоидинообразованием понимают взаимодействие сахаров с аминокислотами, пептидами, белками, приводящими к образованию темно окрашенных продуктов меланоидинов (от греч. «Меланос» -темный). Характерные признаки: потемнение продукта в результате образования трудно или нерастворимых в воде темноокрашенных соединений и появление ароматобразующих веществ. Меланоидинообразование – окислительно-восстановительный процесс. Реакции меланоидинообразования играют большую роль в процессах, происходящих при переработке пищевого сырья, и существенно влияет на качество готовых продуктов. Особенно интенсивно идут эти процессы при повышенных температурах (при выпечке хлеба, сушка овощей, фруктов и т. д. ). Образование вкусной, хрустящей, золотисто-коричневой корки хлеба, его вкус и аромат также во многом связаны с меланоидинообразованием. Продукты, образующие при получении вина, изготовлении коньяка и шампанского в результате процесса меланоидинообразования влияют на их цвет, вкус и аромат. С реакциями меланоидинообразования связано потемнение фруктовых соков при хранении.

Карамелизация. При прямом нагреве углеводов, особенно сахарозы, происходит процесс полимеризации - карамелизации. При этом образуются коричневые продукты с типичным карамельным ароматом. Реакции катализируются с небольшим количеством кислот, щелочей, солей.

28. Методы определения углеводов в пищевом сырье и продуктах.

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.

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? С) водой и осаждают этанолом, проводят гидролиз и определяют глюкозу. Для расчета используют соответствующие коэффициенты. Можно использовать метод спектрофотометрии, измеряя интенсивность окраски йодкрахмального комплекса.

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 желудочно-кишечном тракте человека (амилаза, пепсин, панкреатин), растворимые пищевые волокна осаждают спиртом, фильтруют, осадок взвешивают.

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.

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.

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