Углеводы. Лекция 4

1. УГЛЕВОДЫ

Углево́ды — органические вещества, содержащие
карбонильную группу и несколько гидроксильных групп
При переработке и хранении пищевого сырья и продуктов
углеводы претерпевают сложные превращения.
Это зависит от состава углеводного комплекса,
температуры и рН среды, влажности, наличия ферментов,
присутствия
в
продуктах
других
компонентов,
взаимодействующих с углеводами (белков, липидов,
органических кислот и других).
Соколенко А.И.

2. 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.

3. 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.

4. 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)

5. 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

6. 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

7. 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.

8. 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 желудочнокишечном 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

9. 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

10. 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.

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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)

15. Влияние среды на реакцию меланоидинообразования

• Реакция меланоидинообразования
широких пределах рН среды
• в щелочных средах - ускоряется
протекает в довольно

16. 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

17. 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

18. Карамелизация

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

19. 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

20. 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

21. 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

22.

• 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

23.

Гемицеллюлозы- класс структурных полисахаридов, растительного
происхождения.
• хорошо связывают воду
•способствуют улучшению качества теста
•препятствуют черствению готовых хлебобулочных изделий.
Пектин – класс
происхождения.
структурных
полисахаридов,
растительного
•хорошо связывают воду и обладают хорошей желирующей и
гелеобразующей способностью
• используется в производстве кондитерских изделий, фруктовых
желе, джемов