Iuml; кислота ï // O

Н₂С ¾ ОН Н₂С ¾ О ¾ C + 3H₂O

­ R₃

глицерин эфирная связь

б) Схема образования липидов.

СН₃ ¾ (СН₂)₇ ¾ СН = СН ¾ (СН₂)₇ ¾ СOOН

олеиновая кислота

СН₃ ¾ (СН₂)₇ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ (СН₂)₇ ¾ СООН

стеариновая кислота

а) Структура жирных кислот

Рис. 7.

Разрушение эфирной связи происходит в присутствии воды, которой как в свежем, так и в обработанном сырье всегда достаточно. При этом образуются свободные жирные кислоты и существенно изменяются свойства жиров.

Наиболее распространенными насыщенными жирными кислотами являются пальмитиновая и стеариновая (твердообразные вещества).

Ненасыщенные жирные кислоты при обычной температуре находятся в жидком состоянии. Из числа ненасыщенных кислот в состав жиров входят олеиновая, линоленовая, линолевая и арахидоновая. Две последние не синтезируются в организме в достаточном количестве и относятся к незаменимым факторам питания, биологическое значение которых приравнивается к витаминам.Полагают, что недостаточность этих кислот в пище способствует развитию атеросклероза, затрудняет нормальное развитие растущего организма и отражается на здоровье взрослых.

Высокая степень непредельности входящих в их состав жирных кислот является особенностью рыбных жиров и растительных масел. Чем больше степень непредельности молекулы, тем выше ее химическая активность. Эта химическая активность связана прежде всего с присоединением кислорода по месту разрыва двойной связи с образованием продуктов окисления. Большинство продуктов окисления жира имеют неприятные вкус и запах, а некоторые даже токсичны, поэтому принимаются меры к предотвращению окисления жиров.

Ферменты. Ферменты - вещества белкового происхождения, биологические катализаторы, способствующие распаду белков и жиров. Ферменты, катализирующие распад белков, называют протеазами, распад жиров - липазами.

Протеазы условно делят на две группы - протеазы, содержащиеся в пищеварительных органах, и протеазы, содержащиеся в мышечной ткани. Активность протеаз мышечной ткани в 5-6 раз ниже активности протеаз пищеварительных органов.

Активность протеаз зависит от следующих факторов:

- концентрации водородных ионов (рН);

- присутствия растворов солей; поваренная соль при любых концентрациях замедляет деятельность протеаз;

- температуры; понижение температуры существенно тормозит активность протеаз. В зоне положительных температур понижение температуры на 10 °С замедляет протеолиз в два раза. При тем­пературе минус 18 °С ферментативный распад белка практически прекращается. Нагревание до 40 °С стимулирует ферментативный распад, дальнейшее повышение температуры приводит к инактивации фермента, и при температуре 65-70 °С ферментативный процесс прекращается.

- обезвоживания; ферментативный распад белка - процесс разрушения пептидной связи с присоединением воды, поэтому высушивание до влажности ниже 50% прекращает ферментативный процесс.

Во всех случаях, за исключением нагревания, после устранения фактора, тормозящего деятельность ферментов, их активность восстанавливается.

Ферменты, катализирующие распад жиров, называются липазами. Они также чувствительны к воздействию условий среды, однако в этом отношении отличаются от протеаз. Так высушивание и просаливание не только не тормозят их активность, но даже несколько повышают ее; при понижении температуры ферментативный распад, жиров прекращается (при температуре не ниже минус 27 °С) ; при температуре выше 100 °С липаза инактивируется. Эти специфические свойства ферментов учитываются при выборе технологических режимов обработки.

Витамины. В питании человека и животных наряду с белками, жирами, углеводами и минеральными веществами огромную роль играют биологически активные вещества, к которым относятся витамины. Минимальные дозы витаминов (10^{-3 г или даже микрограммы) оказывают на организм мощное биологическое влияние, поэтому они должны быть обязательными компонентами пищи. Их отсутствие или недостаток пагубно сказываются на общем состоянии организ­ма. Недостаточное количество витаминов вызывает гиповитаминоз, а отсутствие - авитаминоз.}

Витамины - разнообразие сравнительно низкомолекулярные органические соединения, объединенные в отдельную группу природных соединений по признаку абсолютной необходимости для нормальной жизнедеятельности организма.

Механизм биологического действия многих витаминов заключается в том, что они являются составной частью многих ферментов, регулирующих в животном организме все процессы обмена. При отсутствии определенного витамина невозможно образование соответствующего фермента, что приводит к нарушению обмена веществ.

Участвуя в обмене веществ, витамины частично разрушаются, и их запасы должны постоянно пополняться. Основным источником витаминов являются растения, в которых витамины синтезируются. Животный организм в ходе эволюции утратил способность синтезировать многие биологически активные вещества, в том числе и витамины. Недостаточное количество витамина вызывает гиповитаминоз, а отсутствие - авитаминоз. Поэтому при выборе методов обработки сырья учитывают необходимость сохранения содержащихся в них витаминов, разрушающихся при высокой температуре и продолжительном нагревании.

Все витамины подразделяют на водорастворимые и жирорастворимые.

К первой группе относятся витамины С, B₁, В₂, B₆, B₁₂, Р, РР и другие, ко второй группе — витамины A, D, Е и К.

Водорастворимые витамины. Витамин С — аскорбиновая кислота. Физиологическое значение витамина С многообразно. Он участвует в образовании структурных элементов кровеносных сосудов, соединительной ткани хряща, кости, дентина зубов. Он играет важную роль в уменьшении проницаемости сосудов, в окислительно-восстановительных процессах, обмене веществ, белков, углеводов, жиров, повышении иммунитета, способности ткани к регенерации, улучшении функционального состояния ряда эндокринных желез, способствует лучшему усвоению железа. Недостаток его в пище приводит к понижению сопротивляемости различным заболеваниям, к легкой утомляемости и другим болезненным явлениям. При отсутствии витамина С человек заболевает цингой. Аскорбиновая кислота легко разрушается при нагревании, особенно в щелочной среде.

Содержится в различных продуктах питания, преимущественно растительного происхождения. Производится в больших количествах синтетическим путем (из глюкозы).

Витамин B₁ — тиамин. Витамин предохраняет от заболевания бери-бери. Недостаток его приводит потере аппетита, расстройству нервной системы.

В кислой среде тиамин довольно устойчив к нагреванию и окислению, в щелочной — разрушается при нагревании.

Он широко распространен в мясе (особенно в печени), рыбе и дрожжах, а также пищевых продуктах растительного происхождения, в особенности в семенах злаков (преимущественно в зародышах и оболочке). В муке высших сортов и изделиях из нее содержится очень мало витамина B₁, так как он лишь в небольших количествах находится в эндосперме зерна, из которого главным образом состоит мука высших сортов.

Тиамин получают синтетическим путем.

Витамин В₂ — рибофлавин. В организме входит в состав ферментных соединений — флавопротеидов. При его отсутствии наблюдаются снижение аппетита, остановка роста, заболевание глаз, развитие анемии и другие расстройства.

Исследования, проведенные в России, установили так называемую экранирующую роль рибофлавина в отношении ультрафиолетового облучения. Обогащение пищевого рациона рибофлавином повышает стойкость органов зрения к действию ультрафиолетовых лучей солнечного света.

Рибофлавин широко распространен в продуктах растительного и животного происхождения. Источниками его служат молоко, яйца, рыба, почки, печень, сердце, мясо и молодые овощи. Зерновые и бобовые растения небогаты рибофлавином, но они потребляются в значительном количестве и поэтому являются существенным источником этого витамина.

Высокий помол зерна лишает муку этого витамина, так как большая часть его содержится в отрубях. В пророщенных зерновых и горохе содержание рибофлавина повышается.

Обычная кулинарная обработка, за исключением варки в щелочной среде, почти не разрушает рибофлавина.

Тепловая обработка на свету приводит к некоторому его разрушению.

Консервирование, медленное замораживание, а также оттаивание и обезвоживание продуктов приводят к потере рибофлавина.

Сушка рыбы, овощей и других продуктов на солнце также приводит к значительному разрушению витамина.

Витамин В₃ — пантотеновая кислота. Содержится во всех пищевых продуктах, поэтому потребность в нем при хорошо сбалансированном питании полностью удовлетворяется.

Витамин B₆ — пиридоксин. При его отсутствии наблюдается нарушение белкового обмена и синтеза жиров в животном организме, отмечаются заболевания кожи (дерматит). Потребность в витамине В₆ повышается при рентгеновском облучении, работе с радиоактивными веществами, ядохимикатами. Витамин способствует профилактике неврозов.

Витамин устойчив к кислотам и щелочам, но легко разрушается под действием света в нейтральной среде при рН=6,8.

Пиридоксин распространен в продуктах как животного, так и растительного происхождения; особенно много его в дрожжах, пшеничных зародышах, рисовых отрубях.

Витамин В₉ — фолацин. Недостаток фолиевой рслоты при незначительном содержании в пище животных белков приводит к нарушению кроветворения и развитию малокровия.

Витамин в больших количествах содержится в листьях растений и в печени. Синтезируется бактериальной микрофлорой кишечника.

При кулинарной обработке наблюдаются потери фолацина.

Витамин В₁₂ — кобламин. Витамин чрезвычайно эффективен при лечении различных форм анемии. Обладает кроветворной способностью, а также повышает использование организмом растительных белков, приближая их по пищевой ценности к животным белкам. Потребность в витамине B₁₂ повышается при увеличении содержания в пище белка, особенно растительного происхождения.

Главный источник этого витамина — продукты животного происхождения, особенно печень и почки. Частично витамин B₁₂ синтезируется микрофлорой кишечника.

Витамин Р — цитрин, чайный катехин. При отсутствии его повышается проницаемость кровеносных сосудов. Р-витаминной активностью обладает ряд биологически активных веществ. Термин «витамин Р» объединяет около 150 биофлавоноидов, обладающих сходным физиологическим действием.

В присутствии витамина Р лучше усваивается и задерживается в организме аскорбиновая кислота. Потребность в витамине Р не определена. По высказываниям некоторых авторов она составляет около 50% потребности в витамине С.

Много витамина Р содержится в плодах шиповника, ягодах черной смородины, винограде, а также в чайном листе. В промышленных условиях он вырабатывается из чайных листьев.

Витамин РР — ниацин. При недостатке его в пище возникает пеллагра. Ниацин оказывает также регулирующее воздействие на высшую нервную деятельность, играет важную роль в обмене веществ, в синтезе окислительно-восстановительных ферментов.

Из всех витаминов никотиновая кислота наиболее устойчива при хранении продуктов и обычных методах их консервирования. Потери ее при кулинарной обработке не превышают 15-20%.

Витамин довольно широко распространен в пищевых продуктах — мясе, ветчине, гречневой крупе; меньше в хлебе, кукурузе. Может быть получен синтетически.

Жирорастворимые витамины. Витамин А — ретинол. При его отсутствии наблюдается заболевание глаз — ксерофтальмия, а также остановка роста и другие болезненные явления. Функция его в организме, кроме участия в образовании зрительных пигментов, все еще недостаточно изучена.

Витамином А называют все соединения, обладающие А-витаминной активностью. Потребность в витамине рассчитывают по усвояемости спирта ретинола — витамина A₁.

На А-витаминную ценность питания оказывает влияние качество пищевых жиров. Прогорклые жиры или жиры с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот могут вызывать окисление ретинола. Противоокислительное влияние на ретинол и каротин (провитамин А) оказывают α-токоферол (витамин Е) и аскорбиновая кислота.

Под действием кислорода витамин А разрушается больно быстро, при отсутствии его сохраняется даже при нагревании до 120-130°С.

Витамин А содержится в некоторых продуктах животного происхождения — сливочном и топленом масле, яичном желтке, печени и др. В печени рыб, главным образом пресноводных, находится дегидроретинол (витамин А₂). Биологическая активность его составляет лишь 40% активности ретинола.

В продуктах растительного происхождения (морковь, абрикосы, зеленые части растений и пр.) содержится провитамин А — каротин, который превращается в организме человека в витамин А и имеет аналогичные ему свойства, однако биологическая активность его в 2 раза ниже. Продукты животного происхождения содержат незначительное количество каротина.

Степень усвояемости каротина зависит от полноты разрыва клеточных оболочек. Каротин, содержащийся морковном пюре, усваивается лучше, чем в вареной моркови, и еще лучше, чем в сырой.

Каротин и ретинол разрушаются в значительной степени под влиянием тепла, света, воздуха и нейтральной и щелочной среды. Потери при кулинарной обработке колеблются: для ретинола—от 0 до 40%, для каротина — от 0 до 30%.

Витамин Д — кальциферолы. Витамин Д необходим для нормального обмена кальция и фосфора в организме и сохранения структуры костей. Однако роль его заключается не только в предохранении от Д-витаминной недостаточности (рахит и др.), но и в полном обеспечении роста и минерализации зубов и костей скелета (особенно в младенческом, а также в детском возрасте).

Витамин Д поступает в организм не только с пищей, но и образуется в нем под воздействием ультрафиолетовых лучей. Поэтому в обычных условиях средней полосы достаточное количество его образуется за счет солнечного облучения. Дополнительное введение витамина Д необходимо взрослым здоровым людям, работающим в ночных сменах или на подземных работах, а также на Крайнем Севере, в особенности в период длительной полярной ночи.

Значительное увеличение нормы потребления витамина Д может вызвать интоксикацию (гипервитаминоз).

Витамин устойчив к высоким температурам.

Витамины группы Д содержатся в достаточном количестве в топленом масле, в желтках яиц, в печени, особенно много их в рыбьем жире. Они способствуют улучшению образования желчи, участвуют в синтезе желчных кислот и в других окислительных процессах.

Витамин Е — токоферол. Отсутствие его вызывает бесплодие, нарушение деятельности желез внутренней секреции, мышечную слабость и другие болезненные явления. Однако поскольку этот витамин широко распространен в продуктах как животного, так и растительного происхождения, Е-авитаминоз у людей возникает очень редко. Важнейшим источником токоферолов в питании человека являются продукты растительного происхождения, среди которых одно из первых мест принадлежит плодам облепихи. Особенно много витамина Е в масле из зародышей семян злаков.

Витамин получают и синтетическим путем.

Кулинарная обработка снижает содержание токоферола в растительных маслах и пшеничной муке.

Витамин К (различные формы). При недостатке его происходит замедление свертывания крови и проявление подкожных и внутримышечных кровоизлияний. Богаты витамином К зеленые растения (салат, шпинат, капуста и др.).

Вода. Вода, содержащаяся в мышечной ткани, играет важнейшую роль в процессах, происходящих в тканях рыбы и теплокровных животных при их обработке, а следовательно, и в формировании качества готовой продукции. В мышечных тканях вода находится в связанном и частично свободном состоянии, поэтому неоднородна по своим физико-химическим свойствам, биологической роли и технологическому значению. Воду, прочно удерживаемую силами физико-химической связи с молекулами растворенных и нерастворенных гидрофильных веществ, главным образом, белков, называют адсорбционной или связанной водой, а остальную, находящуюся в мясе рыбы воду - свободной водой, относя к ней не только механически, но и осмотически удерживаемую воду, поскольку ей соответствуют весьма малая энергия связи.

Свободную воду принято делить на структурно-свободную и иммобилизованную. К структурно-свободной относят капиллярноудерживаемую воду, способную свободно передвигаться в макро-капиллярах структурной сетки (в промежутках между мышечными волокнами и соединительной ткани), которая может быть выделена из мяса рыбы механическим путем (прессованием или центрифугированием) без разрушения при этом образующих его структурных элементов. Остальную, осмотически и капиллярно удерживаемую воду, не поддающуюся извлечение механическим путем без разрушения структуры ткани, относят к иммобилизованной. Такое деление свободной воды носит, в известной мере, условный характер, поскольку количество воды, извлекаемой из тканей рыбы механическим путем, зависит не только от ее состояния, но и от силы, и условий механического воздействия на ткань, то есть, от режима прессования или центрифугирования, который пока еще точно не определен.

Связывание воды с белковыми и другими гидрофильными веществами изменяет ее физические свойства, что важно знать для правильного понимания процессов консервирования рыбы холодом, посолом, сушкой.

В отличии от обычной свободной воды, связанная вода не является растворителем, требует значительно больше тепла для испарения, имеет пониженную диэлектрическую проницаемость и не замерзает даже при таких низких температурах, как минус 30 - 40 °С. Для отделения связанной воды из мяса требуется нарушить ее связь с белками, что может достигаться путем нагревания мяса, добавления к нему электролитов и другими методами, способствующими ослаблению гидрофильности веществ.

По полученным к настоящему времени экспериментальным данным содержание связанной воды в мясе свежей рыбы составляет 5 - 8 % (в расчете на сырое вещество).

1.2. Микробиологические основы технологии переработки пищевого сырья

Микроорганизмы широко распространены в природе: в почве, воде, воздухе. Во внешней среде могут находиться сапрофитные (незаразные) и патогенные микроорганизмы, которые, попадая на пищевые продукты, вызывают их порчу. В связи с этим необходимо иметь представление о морфологии, физиологии микробов, их роли в круговороте веществ в природе, выживаемости микроорганизмов во внешней среде, развитии инфекции и иммунитета при некоторых инфекционных болезнях.