Классификация растительного сырья (стр. 2 )

Усвояемость разных белков неодинакова. Если усвояемость белков молока принять за 100%, то усвояемость белков мяса соста­вит 90, картофеля— 80, пшеницы— 50, белков некоторых ово­щей — более 25%. Растительные белки усваиваются хуже, чем жи­вотные, потому что в клетках растений они защищены клетчаткой и другими соединениями.

Углеводы

Углеводы – это органические вещества, в состав которых вхо­дят углерод, водород, кислород. Углеводы являются наиболее распространенными органиче­скими соединениями, чаще встречаются в продуктах растительного происхождения. Углеводы являются полигидроксиальдегидами или полигидроксикетонами, либо образуют эти вещества в процессе гидролиза.

Различают три основных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. К моносахаридам относятся соедине­ния, имеющие в молекуле не менее трех атомов углерода. В зави­симости от количества атомов углерода их называют триозами, тетрозами, пентозами, гексозами и гептозами.

Моносахариды и олигосахариды имеют сладкий вкус, поэтому их называют сахарами.

Моносахариды – бесцветные, твердые, кристаллические ве­щества, которые легко растворяются в воде, но нерастворимы в не­полярных растворителях. Основу моносахаридов составляет неразветвленная цепочка углеродных атомов, соединенных между собой одинарными связями. Один из атомов углерода связан двойной связью с атомом кислорода, образуя карбонильную группу. Ко всем остальным атомам углерода присоединены гидроксильные группы. Если карбонильная группа расположена в конце углерод­ной цепи, то моносахарид является альдегидом и носит название альдозы. Если карбонильная группа находится в любом другом положении, то моносахарид является кетоном и носит название кетозы.

Моносахариды в растворах существуют в виде замкнутых цик­лических структур.

Моносахариды легко восстанавливают такие окислители, как ферроцианид, перекись водорода и др., поэтому их называют вос­станавливающими (редуцирующими) сахарами.

Пентозы. Содержатся в растительных продуктах в свободном виде, но чаще в форме высокомолекулярных полисахаридов пентозанов.

Арабиноза входит в состав полисахарида арабана, который встречается в слизях, пектиновых веществах, гемицеллюлозах. Арабан содержится в зерне пшеницы, свекле, плодах и др. Араби­ноза образуется при кислотном гидролизе из свекловичного жома, получаемого при переработке сахарной свеклы.

Ксилоза (древесный сахар) содержится в виде ксилана в древе­сине, кукурузных початках и других растительных материалах. Она получается при гидролизе слабыми кислотами кукурузных почат­ков, соломы или древесины. На растворах ксилозы хорошо разви­ваются некоторые дрожжи.

Гексозы. Наибольшее значение имеют глюкоза, фруктоза, га­лактоза. Глюкоза и галактоза являются альдозами, а фруктоза – кетозой. Все гексозы обладают восстанавливающими свойствами.

Глюкоза (декстроза, виноградный сахар) широко распростране­на в природе. В свободном состоянии встречается в растительных продуктах: листьях, плодах, овощах, семенах растений и др. Остат­ки глюкозы входят также в состав многих молекул более сложных соединений— сахарозы, крахмала, клетчатки, гликозидов, гликопротеидов и др.

Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) распространена так же широко, как и глюкоза. Около 30% фруктозы содержится в меде. Фруктоза входит в состав инулина, являющего запасным полисаха­ридом цикория, топинамбура, чеснока и др. Фруктоза обладает вы­сокими гигроскопическими свойствами, поэтому ее применяют там, где надо поддержать продукт во влажном состоянии. От дру­гих сахаров отличается большей сладостью: слаще глюкозы в 2,2 раза и сахарозы — в 1,5.

Галактоза в свободном виде в природе не встречается, она вхо­дит в состав олигосахаридов — лактозы, рафинозы, а также высо­комолекулярных полисахаридов— агар-агара, различных гуми и слизей, гемицеллюлоз, пектиновых веществ.

Манноза содержится во фруктах.

Олигосахариды. К ним относят дисахариды и трисахариды.

Мальтоза (солодовый сахар) в свободном виде в природе не встречается, а образуется в качестве промежуточного продукта при ферментативном или кислотном гидролизе крахмала. Мальтоза ин­тенсивно образуется из крахмала при прорастании зерна, при этом и зерне накапливается фермент амилаза, под действием которого осахаривается богатое крахмалом сырье (картофель, зерно). Зерно проращивают специально для получения солода, применяемого при производстве пива, этилового спирта, браги, кваса и других продуктов.

Мальтоза относится к восстанавливающим сахарам, поскольку она содержит одну потенциально свободную карбонильную группу (так называемый полуацетальный гидроксил), которая может быть окислена.

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) — дисахарид, состоящий из глюкозы и фруктозы. В отличие от мальтозы и лактозы у сахарозы нет свободной карбонильной группы, посколь­ку обе свободные карбонильные группы (полуацетальный гидроксил глюкозы и полуацетальный гидроксил фруктозы) связаны друг с другом, поэтому сахароза не является восстанавливающим сахаром.

Сахарозу синтезируют многие растения, причем в некоторых она может накапливаться в больших количествах. Так, в сахарной свекле сахарозы до 24%, в сахарном тростнике — до 26, в бана­нах — до 13, в сливах — до 9, в дынях — до 8,5, в яблоках — до 5,5, в моркови — до 6,4%.

Сахароза в процессе технологической обработки может подвер­гаться кислотному и ферментативному гидролизу с образованием равных количеств глюкозы и фруктозы. Сахароза не сбраживается непосредственно дрожжами, но под действием ферментов превра­щается в глюкозу и фруктозу, которые сбраживаются.

Сахароза обладает наибольшей сладостью по сравнению с дру­гими дисахаридами и глюкозой (табл. 1).

Таблица 1. Сладость некоторых Сахаров и сахарина

Относительная сладость	Относительная сладость
Сахароза	100	Мальтоза	30
Глюкоза	70	Лактоза	16
Фруктоза	170	Сахарин	40000

Трегалоза (грибной сахар) содержится в пекарских дрожжах, грибах, некоторых водорослях. Она состоит из двух остатков глю­козы, связанных 1,1-гликозидной связью. В этом случае обе моле­кулы теряют свои свободные полуацетальные гидроксилы, поэтому трегалоза не является восстанавливающим сахаром. Трегалоза сбраживается большинством дрожжей.

Целлобиоза – дисахарид, который образуется как промежу­точный продукт при гидролизе целлюлозы (клетчатки). Целлобиоза построена из остатков Я-глюкозы.

Трисахариды. Из трисахаридов в растительных продуктах встречается раффиноза.

Раффиноза (мелитриоза) находится во многих растениях: в са­харной свекле, семенах хлопчатника, сои, гороха и др. При произ­водстве свекловичного сахара раффиноза переходит в побочный продукт, называемый мелассой. В процессе хранения свеклы со­держание в ней раффинозы увеличивается.

При кислотном гидролизе раффинозы образуются глюкоза, фруктоза и галактоза. Раффиноза не имеет потенциально свобод­ной карбонильной группы, поэтому не относится к восстанавли­вающим сахарам.

Под действием фермента сахаразы от раффинозы отщепляется фруктоза и образуется мелибиоза.

Полисахариды – это высокомолекулярные соединения, пред­ставляющие собой длинные цепи, образованные сотнями или тыся­чами моносахаридных единиц. Различают гомо - и гетерополисахариды. Гомополисахариды представляют собой цепи моносахаридов одного вида, соединенных между собой гликозидными связями (например, крахмал, целлюлоза). Гетерополисахариды состоят из различных моносахаридов или имеют в своем составе, кроме углеводов и их производных, другие вещества (азотистые основания, органические кислоты и др.).

Полисахариды по их локализации в растительной клетке можно подразделить на запасные – крахмал, инулин, гликоген и струк­турные (образующие опорные ткани) — клетчатку (целлюлозу), гсмициллюлозы, слизи, гуми, пектиновые вещества.

Крахмал — главный резервный полисахарид растений, который находится в них в виде крахмальных зерен, различающихся по свойствам и химическому составу как в одном и том же, так и в разных растениях.

Крахмальное зерно — сложное биологическое образование, отдельные элементы которого объединены между собой различ­ными типами связей. Крахмальные зерна имеют обычно овальную форму, диаметр их колеблется от 0,002 до 0,15 мм; наибольший размер имеют зерна картофельного крахмала, наименьший – ри­сового.

Наиболее богаты крахмалом зерна злаковых. Так, содержание крахмала в пшенице достигает 70%, во ржи — 65, в кукурузе — 75, к рисе — 80, в горохе — 60, в картофеле — 24%.

Крахмал неоднороден по составу углеводной части и представ­ляет собой смесь двух полимеров глюкозы: амилозы и амилопектина, которые различаются по строению, физическим и химиче­ским свойствам. Амилоза состоит из длинных, неразветвленных цепей, содержащих 1000-1600 остатков глюкозы, соединенных друг с другом а-1,4-гликозидными связями. Молекулярная масса таких цепей колеблется от нескольких тысяч до 500 000. Амилопектин также имеет высокую молекулярную массу, но в отличие от амилозы его цепи сильно разветвлены. В неразветвленных уча­стках амилопектина остатки глюкозы соединены друг с другом, связями а-1,4-, а в участках ветвления цепи — а-1,6-гликозидными связями.

Благодаря а-1,4-связям молекулы амилозы и амилопектина приобретают форму компактной спирали, в которой многие гидроксильные группы обращены наружу, обусловливая гидрофильность крахмала и его способность к набуханию (крахмал может погло­щать влаги до 30% собственной массы).

Различия в строении молекул крахмальных полисахаридов сильно сказываются на их свойствах. Низкомолекулярная, или так называемая легкая, амилоза способна растворяться в холодной во­де, а высокомолекулярная (до известного предела) — в горячей, образуя малоконцентрированные растворы (менее 1%). В отличие от амилозы амилопектин не растворяется в холодной воде, а в го­рячей образует структурированные дисперсные (коллоидные) сис­темы, свойства которых зависят от вида крахмала.