Сахароза содержится преимущественно в сахарной свекле и в сахарном тростнике. Поэтому сахарозу называют также свекловичным или тростниковым сахаром. В сахарной свекле ее содержится до 24 %; в сахарном тростнике - до 26; в дынях - до 8,5; в яблоках - до 5,5%. Сахароза под действием ферментов или кислот гидролизуется с образованием равной смеси глюкозы и фруктозы, которую называют инвертным сахаром. Он отличается высокой гигроскопичностью, при нагревании дает темную окраску. Это свойство широко используют в пивоварении, хлебопечении, производстве кофе и других продуктов.
Лактоза (молочный сахар) преобладает в молоке и молочных продуктах. Она относится к редуцирующим сахарам. На превращении лактозы в молочную кислоту основано производство кисло-молочных продуктов.
Полисахариды - сложные углеводы, построенные из большого числа остатков молекул простых Сахаров. Эти вещества не обладают сладким вкусом, поэтому называются несахаро-подобными углеводами. Полисахариды образуют в растениях опорные ткани. Из гексозанов в пищевых растительных продуктах больше содержится крахмала и клетчатки, меньше инулина. В тканях животных в небольших количествах содержится гликоген. Их общая формула (СбНю05)п.
Крахмал представляет собой сложную полимерную цепь, состоящую из многих молекул глюкозы. В состав крахмала входят амилоза и амило-пектин, которые отличаются строением молекул, физическими и химическими свойствами. Амилоза растворима в горячей воде, амилопектин в ней образует студенистую массу - клейстер. Соотношение амилозы и амилопектина оказывает влияние на столовые качества картофеля и качество продуктов его переработки.
Крахмал откладывается в клубнях, корнях, плодах растений как запасное вещество в виде крахмальных зерен. Содержание крахмала в рисе достигает 80 %; в кукурузе - 75; в пшенице - 70; в горохе - 60; в картофеле - 24 %. Крахмальные зерна различаются по форме и размеру. Их диаметр составляет от 0,002 до 0,15 мм. Крахмал окрашивается йодом в синий цвет, нерастворим в холодной воде, в горячей набухает, образуя густой клейстер. Размер крахмальных зерен связан с консистенцией картофельных клубней и рассыпчатостью сваренного картофеля. В мучнистом зерне пшеницы крупные крахмальные зерна чечевицеобразнон фор:.:ы, с стекловидном - преобладают мелкие и округлой формы.
Клетчатка - главнейшая составная часть клеточных стенок растении. Содержание клетчатки в древесине составляет 50-70 %. Она обусловливает механическую прочность и эластичность растительных тканей. Суточная потребность человека в клетчатке 25 г. Содержание клетчатки составляет (в %): в крупе манной - 0,2; в крупе гречневой - 1,7; в пшеничной муке высшего сорта - 0,1; в муке обойной - 1,8; в моркови-0,7; в картофеле - 0,5. Полуклетчатка (гемицеллюлоза) сопутствует клетчатке и находится в семенах орехов, кожице плодов и овощей, оболочках зерна, древесине.
Гликоген называют также животным крахмалом. Он содержится преимущественно в мышечной ткани животных (до 4 %), а также в печени (до 10 %). При гидролизе гликоген превращается вначале в декстрины, а затем в мальтозу и глюкозу.
Пектиновые вещества - полисахариды второго порядка. В эту группу входят пектиновые и пектовые кислоты, пектины и протопектин. Общее содержание пектиновых веществ составляет (в %): в яблоках - 0,3-1,5; в крыжовнике - 0,3-1,4; в моркови - 0,3-0,5; в тыкве - 0,5-0,6. В присутствии сахара и кислоты пектин образует студни. Это его свойство используют при производстве джема, повидла, желе, цукатов и др. Большой желирующей способностью отличаются яблоки, крыжовник, черная смородина, земляника. В незрелых плодах содержится протопектин, представляющий собой соединение пектина с клетчаткой. По мере созревания плодов и овощей протопектин расщепляется ферментами до растворимого пектина. Связь между растительными клетками ослабевает, плоды становятся мягче. Пектиновая кислота образуется в перезрелых плодах. Она не образует желе с сахарами и кислотами.
Липиды - это органические соединения, являющиеся эфи-рамп жирных кислот и многоатомных спиртов. Они представлены собственно липидами (жиры) и жироподобными веществами (воски, фосфатиды, терпеноиды). Общими свойствами этих веществ являются гидрофобность и нерастворимость в воде. В значительных количествах липиды сосредоточены в ядрах орехов, в семенах масличных растений, в жировой ткани животных. Так, семена подсолнечника содержат 35-57 % липидов; ядра орехов - 58-66; свинина - до 40; молоко - до 4,5 %.
Жиры - это смесь эфиров трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Жирные кислоты делят на насыщенные, или предельные, не имеющие двойных связей в молекуле, и ненасыщенные, содержащие двойные связи. Наиболее распространенными ненасыщенными кислотами являются линолевая, линоленовая и олеиновая. Растительные жиры богаты непредельными кислотами и отличаются жидкой консистенцией. Животные жиры содержат больше насыщенных кислот, поэтому отличаются твердой консистенцией. Чем больше содержится в жире пальмитиновой и стеариновой кислот, тем плотнее его консистенция.
Под действием воды, ферментов и кислот жиры гидроли-зуются на глицерин и жирные кислоты, которые на воздухе окисляются. В результате появляются неприятный горький вкус и посторонний запах. На свету и при повышенной температуре жиры быстрее окисляются.
Фосфатиды отличаются от жиров наличием в молекуле, кроме глицерина и жирной кислоты, фосфорной кислоты и азотистого основания. Молекулы фосфатидов входят в состав внутриклеточных мембран. Их содержание (в %): в мышечной ткани - 0,85; в зерне - 0,2-0,6; в семенах сои - 2.
Воска - жироподобные вещества, которые покрывают тонким слоем плоды растений, предохраняя их от увядания, смачивания и поражения паразитными микроорганизмами.
Белки - природные высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот и обладающие большой молекулярной массой. Белки называют также протеинами (от греч. «протос» - первый). Эти названия указывают на первостепенную роль белков в живой природе. Без них не может существовать ни одна живая клетка. Все процессы жизнедеятельности клеток являются обменом веществ, связанным с распадом и синтезом белков. Белки легко взаимодействуют с другими веществами.
Сложные белки - нуклеопротеиды - принимают участие в процессах роста, размножения, передачи наследственности. Суточная потребность человека в белках 80-100 г, в том числе в животных - 50 г.
По элементарному составу белки состоят (в %): из углерода - 50-55; кислорода - 21-24; азота - 15-19; водорода - 6-7 и серы - 0,3-2,5. При кипячении в растворах щелочей и обработке ферментами белки гидролизуются и распадаются до аминокислот. Белковая цепь содержит от 100 до 300 и более аминокислотных остатков.
Всевозможные сочетания остатков аминокислот обеспечивают разнообразие свойств белков. В настоящее время найдено более 150 аминокислот, но в составе белков встречается только 20, из них восемь (триптофан, лейцин, изолейцин, валин, лизин, метионин, треонин, фенилаланин) являются незаменимыми. Они могут синтезироваться только в растениях. Человек и животные должны получать их в составе пищи. Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, называют полноценными. Белки, в составе которых отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота, считаются неполноценными.
При оценке качества пищевых продуктов имеет значение не только общее содержание белка, но и его аминокислотный состав. Белки животного происхождения являются более полноценными, чем растительного. Полноценные белки содержатся в молоке, курином яйце, мясе, рыбе. Полноценными являются также белки картофеля, гороха, сои. Белки крупы, муки хотя и полноценны, но в них содержится мало отдельных незаменимых аминокислот. Неполноценные белки содержатся в кукурузе, просе, соединительной ткани животных.
По условной классификации белки делят на две большие группы: протеины, построенные только из аминокислот, и протеиды, состоящие из простого белка и небелковой его части (минеральные элементы, витамины, углеводы и др.).
Протеины в зависимости от химических особенностей и растворимости делят на: альбумины (растворимые в воде) - содержатся в яйцах, молоке, мясе, зерне бобовых; глобулины (растворимые в водных растворах нейтральных солей) - значительная
часть белков мяса, молока картофеля и зерна бобовых культур; проламины (растворимы в 60-80 %-ном этиловом спирте) - преобладают в зерне злаковых культур; глютелины (растворимы в слабых растворах щелочей и органических кислот) - содержатся в зерне злаков (например, глютелин пшеницы, образующий клейковину); протеноиды (нерастворимые фибриллярные белки) -коллаген (входит.в состав сухожилий), эластин (основа соединительной ткани) и керотин - белок волос шерсти, копыт.
К протеидам относятся нуклеопротеиды - соединения белков с нуклеиновыми кислотами - РНК (рибонуклеиновая кислота) и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), содержащие информацию о наследственности живых организмов; липопротеиды - соединения белка с жирами, входят в состав живой клетки; хромопротеиды - соединения белка с красящими веществами, играют важную роль в процессах дыхания; гликопротеиды - соединения белков и углеводов.
Белки набухают в воде, увеличиваясь в объеме. При воздействии кислот, щелочей, солей тяжелых металлов, при нагревании продукта (выше 60 °С) происходит денатурация белка. Он уплотняется, снижается его водопоглотительная способность, повышается упругость. Это свойство широко используется при выпечке хлеба, варке яиц, мяса, получении сыра и кисло-молочных продуктов. При долгом хранении продуктов происходит «старение» белка (медленная денатурация). В результате продукт приобретает жесткую консистенцию, трудно разваривается и усваивается.
Под действием ферментов в присутствии воды белки гидро-лизуются с образованием простых химических соединений. Глубокий гидролиз белков, сопровождающийся распадом аминокислот, происходит при порче мяса, рыбы. В результате распада белков появляется гнилостный запах.
Небелковые азотистые вещества включают продукты распада белка или незавершенного их синтеза. К ним относятся аминокислоты, амиды аминокислот, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), азотсодержащие соединения (кофеин и теобромин), алкалоиды (амигдалин, соланин, синигрин), аммиачные соединения, нитраты, нитриты (токсические вещества), меланоиды (темноокрашенные соединения аминокислот с редуцирующими сахарами), меланины (темноокрашенные продукты окисления тирозина).
Органические кислоты входят в состав многих продуктов и могут содержаться в них в свободном состоянии пли в виде солей. В сочетании с другими веществами кислоты обусловливают определенный вкус продукта, а также влияют на его окраску и запах. Наиболее распространенными являются яблочная, лимонная, молочная, уксусная и винная кислоты; менее распространенными - фосфорная, янтарная, салициловая, щавелевая, бензойная. Кроме того, в свободном состоянии могут находиться и жирные кислоты.
Кислотность продуктов может изменяться при их переработке и хранении. Так, растет кислотность капусты при квашении, теста при его брожении, молока при изготовлении кефира. Кислоты могут накапливаться и при неправильном или длительном хранении продуктов. В этом случае повышенная кислотность характеризует несвежесть и недоброкачественность. Поэтому стандартами на многие пищевые продукты нормируется содержание кислот.
Кислотность определяют путем титрования в растворе свободных кислот и их солей. Результаты выражают в процентах или градусах. Общая кислотность не всегда точно характеризует вкусовую кислотность продукта. Поэтому определяют активную кислотность, т. е. концентрацию ионов водорода. Активная кислотность показывает содержание грамм-ионов водорода в 1 л раствора и обозначается символом рН. В нейтральных растворах рН = 7, в кислых - рН<7. Чем меньше величина рН, тем сильнее ощущается кислый вкус.
Витамины - органические соединения разнообразной химической природы, отличающиеся биологической активностью в малых дозах. В отличие от основных питательных веществ витамины не являются запасным пластичным материалом. Они необходимы для нормального обмена веществ в живом организме, повышают его сопротивляемость к инфекционным заболеваниям. Витамины в основном синтезируются у высших растений. Отдельные витамины (A, D) синтезируются в организме человека из провитаминов, содержащихся в растительной пище. Многие витамины при соединении с белками образуют ферменты.
При недостатке витаминов в пище развиваются различные заболевания (авитаминозы). Это проявляется в быстрой утомляемости, общей слабости, легкой восприимчивости к инфекционным заболеваниям и другим неблагоприятным условиям внешней среды. Витамины регулируют синтез аминокислот и обмен белка, нуклеиновых кислот, гормонов, участвуют в образовании костей, покровных тканей, эмбрионов. Они оказывают прямое воздействие на физиологические процессы организма: рост, развитие, кровообразование, образование гормонов.
Наряду с витаминами в природе распространены и их производные- антивитамины. Они полностью или частично исключают участие витаминов в биохимических реакциях.
В группу витаминов отнесено свыше 30 веществ, которые принято обозначать буквами латинского алфавита. Общепринятой классификации витаминов не существует. Для удобства изучения их условно делят на две группы: водорастворимые и жирорастворимые.
К водорастворимым витаминам относятся витамины С, Р, группы В, РР, биотин.