Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое пищевая химия, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое пищевая химия, пищевая промышленность , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Неорганическая химия.
пищевая химия изучает химические процессы и взаимодействия всех биологических и небиологических компонентов пищевых продуктов. Биологические вещества включают в себя такие элементы, как мясо , птица , салат , пиво , молоко в качестве примеров. Она похожа на биохимию в своих основных компонентах, таких как углеводы , липиды и белки , но также включает такие области, как вода, витамины , минералы , ферменты , пищевые добавки , ароматизаторы и красители . Эта дисциплина также охватывает то, как продукты изменяются при определенных методах обработки пищевых продуктов , и способы либо улучшения, либо предотвращения этих изменений. Примером улучшения процесса может быть стимулирование ферментации молочных продуктов с помощью микроорганизмов , которые преобразуют лактозу в молочную кислоту ; примером предотвращения процесса может быть остановка потемнения на поверхности свежесрезанных яблок с помощью лимонного сока или другой подкисленной воды .
Пищевая химия — раздел опытной химии, занимающийся изучением свойств продуктов питания на молекулярном уровне и нахождением способов их улучшить.
Объектами изучения могут являться: молоко, мясо, яйца, части растений и подобное.
К основным задачам пищевой химии относят: в пищевой химии 3 понятия теоретически
практические
Научный подход к еде и питанию возник с вниманием к сельскохозяйственной химии в работах Дж. Г. Валлериуса , Гемфри Дэви и других. Например, Дэви опубликовал Elements of Agricultural Chemistry, in a Course of Lectures for the Board of Agriculture (1813) в Соединенном Королевстве, которая послужила основой для профессии во всем мире, выйдя в пятое издание. Более ранние работы включали работу Карла Вильгельма Шееле , который выделил яблочную кислоту из яблок в 1785 году.
Некоторые открытия Либиха по химии пищевых продуктов были переведены и опубликованы Эбеном Хорсфордом в Лоуэлле, Массачусетс, в 1848 году.
В 1874 году было создано Общество общественных аналитиков с целью применения аналитических методов на благо общественности. Его ранние эксперименты были основаны на хлебе, молоке и вине.
Это также было связано с беспокойством о качестве поставок продовольствия, в основном с проблемами фальсификации и загрязнения продуктов питания, которые сначала возникли из-за преднамеренного загрязнения, а затем и из-за химических пищевых добавок к 1950-м годам. Развитие колледжей и университетов по всему миру, особенно в Соединенных Штатах, расширило пищевую химию, а также исследования диетических веществ, в частности эксперимент с одним зерном в 1907-11 годах. Дополнительные исследования Харви У. Уайли в Министерстве сельского хозяйства США в конце 19 века сыграли ключевую роль в создании Управления по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США в 1906 году. Американское химическое общество основало свое Отделение сельскохозяйственной и пищевой химии в 1908 году, а Институт пищевых технологов основал свое Отделение пищевой химии в 1995 году.
Концепции пищевой химии часто берут начало в реологии , теориях явлений переноса , физической и химической термодинамике , химических связях и силах взаимодействия, квантовой механике и кинетике реакций , науке о биополимерах , коллоидных взаимодействиях , зародышеобразовании , стекловании и замораживании/неупорядоченных или некристаллических твердых телах, и, таким образом, в качестве базовой области используют физическую химию пищевых продуктов .
пищевая промышленность — группа промышленных отраслей, производящих пищевые продукты в готовом виде или в виде полуфабрикатов, а также напитки, табачные изделия, в некоторых классификациях — также мыло и моющие средства (на жировых производствах). Промышленность ориентирована на производство продукции для удовлетворения основной потребности населения в продуктах питания. Предприятия пищевой промышленности занимаются сбором сырья, его переработкой и доведением до вида, в котором лучше всего организовать доставку до конечного потребителя.
В системе агропромышленного комплекса пищевая промышленность тесно связана с сельским хозяйством как поставщиком сырья и с торговлей. Часть отраслей пищевой промышленности тяготеет к сырьевым районам, другая — к районам потребления.
Пищевая промышленность встречается везде, где проживают люди. Это способствует большому распространению применяемого сырья, как и постоянное потребление пищевых продуктов. Но в данном виде промышленности имеются свои закономерности, а размещение предприятий данной промышленности основывается на учете их особенностей. Учитывая доклад научных сотрудников ведущих исследовательских институтов страны и их таблицы, на эту сферу производства сильно влияет развитие сельского хозяйства: оно определяет характеристики отраслевого состава пищевой промышленности региона, ее мощность и другие важные качества.
Современные заводы по переработке пищевых продуктов часто высоко автоматизированы и нуждаются в небольшом количестве рабочих.
В Международной стандартной отраслевой классификации пищевые производства отнесены к разделу обрабатывающей промышленности, самостоятельными подразделами в которой выделены производство пищевых продуктов (код 10), производство напитков (11 и производство табачных изделий (12). Всего в подразделе пищевых производств выделено 13 отраслей:
Отрасль, использующая в качестве сырья мясо крупного рогатого скота, свиней, птицы, кроликов и др. Начальным процессом переработки является забой животных, затем происходит обвалка мяса, то есть отделение его от костей.
Часть продукции предназначена для непосредственного употребления в пищу, а другая отправляется на производство колбас, копченостей, консервов, кормов для животных, медикаментов (инсулин, гепарин), изделий из пуха и пера, клея, желатина.
Если принимать во внимание использование энергии, пестицидов, кормов, почвы и невозобновляемых ресурсов, то самым эффективным является производство мяса птицы, а самым экономически невыгодным — говядины.
Отрасль, включающая добычу рыбы и морепродуктов, ее разведение (рыбоводство) и производство из них продуктов питания и других компонентов.
Продукцией предприятий рыбной промышленности являются свежая, соленая, копченая рыба, консервы, икра, морепродукты (замороженные и консервированные). Другое направление деятельности рыбных компаний — производство сырья для изготовления сельскохозяйственных кормов, компонентов для фармацевтических фирм.
Специализируется на производстве широкого спектра фруктовых и овощных ингредиентов для всех областей применения. Это могут быть консервированные и замороженные фрукты и овощи, полуфабрикаты для хлебопекарной промышленности, продукты для детского питания, соки и т. д.
Основные виды обработки для овощей и их процентное соотношение:
Для фруктов:
Масложировая промышленность занимается переработкой растительного сырья. На выходе получают масла (подсолнечное, рапсовое, льняное и др.) и маргарин для употребления в пищу, а также производят компоненты для изготовления технических смазок, пластичных наполнителей, средств бытовой химии, косметики и личной гигиены (кремы, мыла и т. д.)
Сыр Parmigiano Reggiano на современной фабрике
В молочной индустрии молоко — сырье для производства. Предприятия выпускают широкий ассортимент изделий: неферментированные (сливочное масло, мороженое и др.) и ферментированные продукты (сыры, кефир, йогурт и др.), консервированное и сухое молоко, казеин и т. д.
Почти во всех странах мира существует собственное производство молочных продуктов. Большинство заводов в зарубежных государствах по переработке больших объемов специализируются на ограниченном ассортименте продукции. А вот в странах Восточной Европы и России распространены крупные производства, выпускающие множество видов молочной продукции.
Мукомольная промышленность — одна из базовых отраслей пищевой промышленности, занимающаяся изготовлением муки (см. мукомольная мельница) из злаковых культур (ржи, пшеницы, ячменя и др.) и бобовых. Технология производства насчитывает три ступени:
Мука идет в продажу или отправляется в качестве сырья на хлебопекарные заводы и кондитерские фабрики.
Мукомольные предприятия зависят от урожайности зерновых культур, так как 80 % от себестоимости конечной продукции составляет цена на сырье.
Сельскохозяйственный химический завод «Пассаик», Ньюарк (Нью-Джерси, США), 1876 г.
Основной продукт этой отрасли — крахмал, который производится из растительного сырья (картофеля, пшеницы, кукурузы и маниоки). Дополнительными видами продукции являются патока и фруктовые сиропы.
Если сравнить с другими типами крахмала, картофельный отличается пониженной калорийностью и повышенным количеством минералов в составе. Крахмал поступает в розничную продажу, используется при производстве колбас (18,2 %), фруктовых киселей (12,3 %).
Другое его применение — выпуск бумаги (3,7 %), декстрина, использование в фармацевтике (ингредиент таблеток, присыпок).
Хлебопекарное производство занимается изготовлением хлебобулочных изделий, один из древнейших видов деятельности.
Рацион должен содержать питательные вещества: белки, жиры, углеводы. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Белки нужны для построения белков человеческого тела (мышц), они содержатся в мясе, рыбе, молоке, яйцах и некоторых овощах (картофеле, бобах и так далее). Жиры — источник энергии; они могут иметь растительное (какао-масло, оливковое масло) и животное происхождение (сливочное масло из молока, свиной жир). Углеводы выполняют структурную, пластическую, энергетическую и другие функции; их источниками являются крупы, овощи, фрукты, где они находятся в виде крахмала или различных сахаров.
Также в пище должны содержаться витамины и микроэлементы; для поддержания их уровней в теле рацион должен быть разнообразным. К важнейшим относятся витамины A, B, C, D и E, а также микроэлементы кальций, магний, фосфор, железо, натрий и калий.
Большое значение для жизнедеятельности человека имеет вода, которая широко используется в кулинарных техниках: продукты варят, тушат, маринуют и квас
Основным компонентом пищи является вода, которая может составлять от 50% в мясных продуктах до 95% в салате , капусте и томатной продукции. Это также отличное место для роста бактерий и порчи пищи, если она не обрабатывается должным образом. Одним из способов измерения этого в пище является активность воды , которая очень важна для срока годности многих продуктов во время обработки. Одним из ключей к сохранению пищи в большинстве случаев является уменьшение количества воды или изменение характеристик воды для увеличения срока годности. Такие методы включают дегидратацию , замораживание и охлаждение Эта область охватывает «физико-химические принципы реакций и превращений, которые происходят во время производства, обработки и хранения продуктов» .
Сахароза : обычный столовый сахар и, вероятно, самый известный углевод.
Составляя 75% биологического мира и 80% всей потребляемой человеком пищи, наиболее распространенным известным человеческим углеводом является сахароза . Простейшая версия углевода — это моносахарид , который содержит углерод , водород и кислород в соотношении 1:2:1 по общей формуле C n H 2n O n , где n — минимум 3. Глюкоза и фруктоза являются примерами моносахаридов. При объединении так, как показано на изображении справа, образуется сахароза , один из наиболее распространенных продуктов сахара , встречающихся в растениях.
Цепь моносахаридов формируется, чтобы сделать полисахарид . Такие полисахариды включают пектин , декстран , агар и ксантан . Некоторые из этих углеводных полисахаридов доступны для переваривания человеческими ферментами и в основном всасываются в тонком кишечнике, тогда как пищевые волокна попадают в толстый кишечник, где некоторые из этих полисахаридов ферментируются желудочно-кишечной микробиотой.
Содержание сахара обычно измеряется в градусах Брикса .
Термин «липид» охватывает широкий спектр молекул и в некоторой степени является общим для относительно нерастворимых в воде или неполярных соединений биологического происхождения, включая воски , жирные кислоты (включая незаменимые жирные кислоты ), фосфолипиды, полученные из жирных кислот, сфинголипиды, гликолипиды и терпеноиды, такие как ретиноиды и стероиды . Некоторые липиды представляют собой линейные алифатические молекулы, в то время как другие имеют кольцевую структуру. Некоторые являются ароматическими , а другие — нет. Некоторые являются гибкими, а другие — жесткими.
Большинство липидов имеют некоторый полярный характер в дополнение к тому, что они в значительной степени неполярны. Как правило, основная часть их структуры неполярна или гидрофобна («боится воды»), что означает, что она плохо взаимодействует с полярными растворителями, такими как вода. Другая часть их структуры полярна или гидрофильна («любит воду») и будет иметь тенденцию ассоциироваться с полярными растворителями, такими как вода. Это делает их амфифильными молекулами (имеющими как гидрофобные, так и гидрофильные части). В случае холестерина полярная группа представляет собой простую группу -ОН ( гидроксил или спирт).
Липиды в пище включают масла таких зерновых, как кукуруза , соя , из животных жиров, и являются частью многих продуктов, таких как молоко, сыр и мясо. Они также действуют как носители витаминов.
Белки составляют более 50% сухого веса средней живой клетки и являются очень сложными макромолекулами. Они также играют фундаментальную роль в структуре и функционировании клеток. Состоящие в основном из углерода, азота, водорода, кислорода и некоторого количества серы , они также могут содержать железо , медь , фосфор или цинк .
В пище белки необходимы для роста и выживания, а потребности различаются в зависимости от возраста и физиологии человека (например, беременность). Белок обычно получают из животных источников: яиц , молока и мяса . Орехи , зерновые и бобовые являются растительными источниками белка, а сочетание белков из растительных источников используется для достижения полной белковой пищевой квоты из овощей.
Чувствительность к белкам, как и пищевая аллергия, определяется с помощью теста ИФА .
Ферменты — это биохимические катализаторы, используемые в процессах преобразования одного вещества в другое. Они также участвуют в сокращении времени и энергии, необходимых для завершения химического процесса. Многие аспекты пищевой промышленности используют катализаторы, включая выпечку , пивоварение , молочные продукты и фруктовые соки , для производства сыра, пива и хлеба .
Рибофлавин (витамин B2 ) , водорастворимый
Витамины — это питательные вещества , необходимые в небольших количествах для основных метаболических реакций в организме. Они расщепляются в питании как водорастворимые ( витамин C ) или жирорастворимые ( витамин E ). Достаточное количество витаминов может предотвратить такие заболевания, как бери-бери , анемия и цинга, в то время как передозировка витаминов может вызвать тошноту и рвоту или даже смерть.
Диетические минералы в продуктах питания многочисленны и разнообразны, многие из них необходимы для функционирования, в то время как другие микроэлементы могут быть опасны, если их употреблять в чрезмерных количествах. Основные минералы с рекомендуемой суточной нормой потребления (РСД, ранее рекомендуемая суточная норма потребления (РСД)) более 200 мг/день — это кальций , магний и калий, а важные микроэлементы (РСД менее 200 мг/день) — это медь, железо и цинк. Они содержатся во многих продуктах питания, но также могут приниматься в виде пищевых добавок.
Пищевой краситель добавляется для изменения цвета любого пищевого вещества. В основном он используется для целей сенсорного анализа. Его можно использовать для имитации естественного цвета продукта, воспринимаемого покупателем, например, красный краситель (например, FD&C Red No.40 Allura Red AC) для кетчупа или для добавления неестественных красителей в продукт, например, Kellogg's Froot Loops . Карамель — это натуральный пищевой краситель; промышленная форма, карамельный краситель, является наиболее широко используемым пищевым красителем и встречается в продуктах питания от безалкогольных напитков до соевого соуса , хлеба и солений .
Вкус в пище важен для того, как еда пахнет и вкусится для потребителя, особенно в сенсорном анализе. Некоторые из этих продуктов встречаются в природе, как соль и сахар , но химики-ароматизаторы (называемые « ароматизаторами ») разрабатывают многие из этих ароматизаторов для пищевых продуктов. Такие искусственные ароматизаторы включают метилсалицилат , который создает запах грушанки , и молочную кислоту, которая придает молоку терпкий вкус.
То, как мы ощущаем вкус еды, определяет наше пищевое поведение. Например, отношение к сладкому и горькому вкусу является врожденным и обусловлено эволюцией. Нашим предкам выжить было важнее, чем вкусно пообедать, поэтому горький вкус мы различаем более тонко. Однако вкусовые предпочтения, развитые за тысячи лет эволюций, подтолкнули современного человека на край пропасти. Разнообразие вкусной еды, гораздо большее, чем реально нужно нам для выживания, приводит к пагубным пищевым привычкам, перееданию и злоупотреблению едой. Возможно ли, что изучение механизмов, которые отвечают за восприятие вкуса, поможет человечеству преодолеть нездоровое увлечение пищей? химия вкуса помогает определить чего в нашем блюде не хватает.
Пищевые добавки — это вещества, добавляемые в пищу для сохранения вкуса или улучшения вкуса, внешнего вида, запаха и свежести. Эти процессы так же стары, как добавление уксуса для маринования или в качестве эмульгатора для эмульсионных смесей, таких как майонез . Они, как правило, перечислены под номером «E » в Европейском Союзе или GRAS (« общепризнанные как безопасные ») Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США .
Химия пищевых добавок контролирует ввод их в продовольственные изделия для улучшения технологии производства, а также строения и органолептических свойств. К числу таких добавок принадлежат:
Запахи еды очень разнообразны и могут вызываться большим количеством классов веществ. Основные из них:
Приемы кулинарной обработки продуктов можно разделить на несколько групп.
По этапам приготовления:
По способу воздействия:
В свою очередь, в каждой из групп можно выделить соответствующие подгруппы, в которые следует объединять родственные приемы обработки, направленные на достижение какого-либо сходного результата, например отбивание и карбование, входящие в механические способы обработки, служат для размягчения продукта в стадии предварительной обработки. Один и тот же прием обработки может находиться как в той, так и в другой группе: например, опаливание (вид термической обработки) входит в стадию предварительной обработки, и наоборот, фламбирование, производящееся на заключительном этапе приготовления, также входит в группу термической обработки продуктов. Отдельно стоит остановиться на химическом способе обработки. В него вынесены те способы обработки, которые полностью или преимущественно основаны на химических и биологических процессах, например соление или квашение. Это замечание необходимо сделать, потому что при термических способах приготовления также происходят химические реакции. Кроме того, некоторые способы кулинарной обработки являются комплексными, например взбивание на огне (механическая и термическая). Некоторые виды кулинарной обработки продуктов могут являться как основными, так и предварительными в зависимости от того, что получается в конце операции. Например, маринование может быть предварительной операцией (маринование шашлыка), и основной операцией (маринование грибов), в результате которой получается готовый к употреблению продукт.
Также можно производить разделение на основные и вспомогательные операции.
Предварительная обработка продуктов является весьма важным этапом, который часто недооценивают. Особенно важным этот этап признается в Японской и Китайской кухне. Общим способом почти для всех продуктов является их мытье. Также практически все продукты могут быть измельчены. Если же брать отдельные виды продуктов, то в предварительную обработку, в частности, входят:
Основная обработка — это тот этап обработки продукта, после которого продукт становится самостоятельным блюдом, готовым к употреблению. Окончанием основной обработки продукта следует считать окончание приготовления задуманного блюда. Так, например, если итогом приготовления должно стать картофельное пюре, то получение неизмельченного отваренного картофеля, несмотря на то, что он пригоден в пищу, не может считаться окончанием основной обработки. Поскольку все способы основной обработки можно определить по способу воздействия, см. ниже.
Заключительная обработка продукта может иметь разные цели. К ним надо отнести:
Обработка продуктов при приготовлении пищи по способу воздействия на продукт делится на два основных вида:
Создание искусственной пищи является одной из задач пищевой химии. Это изделия, которые получают из белков, аминокислот, липидов и углеводов, предварительно выделенных из природного сырья или полученных направленным синтезом из минерального сырья. К ним добавляют пищевые добавки —витамины, минеральные кислоты, микроэлементы, которые придают продукту не только питательность, но также цвет, запах и необходимую структуру. В качестве природного сырья используют вторичное сырье мясной и молочной промышленности, семена, зеленую массу растений, гидробионты, биомассу микроорганизмов, например, дрожжей. Из них методами химии выделяют высокомолекулярные вещества (белки, полисахариды) и низкомолекулярные (липиды, сахара, аминокислоты и другие). Низкомолекулярные пищевые вещества получают также микробиологическим синтезом из сахарозы, уксусной кислоты, метанола, углеводородов, ферментативным синтезом из предшественников и органическим синтезом (включая асимметрический синтез для оптически активных соединений). Различают синтетическую пищу, получаемую из синтезируемых веществ, например, диеты для лечебного питания, комбинированные продукты из натуральных продуктов с искусственными пищевыми добавками, например, колбасно-сосисочные изделия, фарш, паштеты, и аналоги пищевых продуктов, имитирующие какие-либо натуральные продукты, например, черную икру.
Исследование, описанное в статье про пищевая химия, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое пищевая химия, пищевая промышленность и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Неорганическая химия
Комментарии
Оставить комментарий
Неорганическая химия
Термины: Неорганическая химия