Учебник для 11 класса

ХИМИЯ

§ 27.6. Химия и пища

Вам известно, очевидно, выражение «хлеб наш насущный». Испокон веков понятие «хлеб» олицетворяло понятие «пища», и, наоборот, «пища» — это хлеб. Теперь, конечно, под словом «пища» мы понимаем большое разнообразие продуктов питания, отличающихся по своему химическому составу и способам приготовления. С пищей в организм человека поступают белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли, вода.

Все эти вещества в организме, как в химическом реакторе, претерпевают изменения, в результате которых он получает энергию, строит новые ткани, в общем, живет.

Человек — единственное существо на Земле, которое практически всю свою пищу подвергает химической или термической обработке. Попытаемся разобраться, что происходит с основными компонентами нашей пищи в процессе кулинарной обработки.

Жиры

Жиры составляют существенную часть нашей пищи. Они содержатся в мясе, рыбе, молочных продуктах, зерне.

Вы уже знаете, что главной составной частью всех жиров являются триглицериды — сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и карбоновых кислот, имеющих в углеводородном радикале до 24 атомов углерода. Однако в любом природном жире есть и другие компоненты. Важнейшими из них являются фосфатиды, стерины, витамины, пигменты и носители запаха.

Фосфатиды — это фактически тоже сложные эфиры, но в их состав, в отличие от жиров, входят остатки фосфорной кислоты и аминоспирта. Вы наблюдали выпадение осадка в бутылках неочищенного растительного масла? Это и есть фосфатиды, примером которых служит лецитин. Он играет важную физиологическую роль, являясь структурным компонентом клеточных мембран высших организмов.

Лецитин служит прекрасным эмульгатором, поэтому его используют в производстве шампуней.

Стперины — природные полициклические соединения очень сложной конфигурации. Важнейшим представителем этого класса соединений является холестерин (провитамин D), который встречается только в жирах. Его состав выражается формулой С₂₇Н₄₆0.

Витамины. Ими богата печень рыбы и морского зверя, растительные жиры (Е, К), а также сливочное масло (A, D).

Пигменты — вещества, придающие окраску жирам. Хлорофилл придает бледно-зеленый оттенок конопляному маслу, каротиноиды окрашивают сливочное масло в желтый цвет.

Носители запаха очень разнообразны и сложны по строению, их более 20 в составе сливочного масла.

С химической точки зрения из всех компонентов пищевого рациона жиры наименее окислены (содержат меньшее число атомов кислорода). Поэтому процессы превращения жиров (гидролиз и самое главное — окисление) растянуты во времени и сопровождаются выделением большого количества энергии. Если неосторожно поджаривать пищу на сковороде, то пары жира могут легко загореться.

Обычно лишь небольшая часть жира в организме откладывается в запас. Но малоподвижный образ жизни некоторых людей не требует большого количества энергии. Нарушается баланс между поступлением в организм и расходом энергоемких веществ, а это приводит к ожирению. Поэтому питание должно быть рациональным. Но жиры должны присутствовать в рационе, так как они служат не только источником энергии, но и поставщиком необходимых нашему организму соединений. С ними мы получаем незаменимые жирные кислоты, без которых нарушается обмен веществ, витамины, холестерин.

Организм сам может создавать холестерин, он образуется в печени. Холестерин — предшественник различных гормонов, используется при построении клеточных мембран, является исходным веществом для синтеза соединений, входящих в состав желчи.

В настоящее время чаще говорят не о ценности холестерина, а о вреде, связанном с его ролью в развитии атеросклероза. При избытке в крови холестерин и некоторые сложные углеводы оседают на стенках кровеносных сосудов, образуя бляшки, которые частично закупоривают сосуды. При этом ограничивается доступ кислорода с кровью к миокарду, развивается ишемическая болезнь сердца (кислородная недостаточность).

Непредельные жирные кислоты, содержащиеся в растительных маслах, ускоряют обмен холестерина в организме, уменьшают его содержание в крови и, следовательно, опасность его отложения на стенках кровеносных сосудов. Поэтому желательно в свое меню вводить растительное масло. Для выпускника средней школы такая норма составляет 2—3 столовые ложки в день.

Как вам известно, сливочное масло получают из молока. Молоко — это эмульсия жира в водном растворе. Если молоко постоит, то из-за неодинаковой плотности его компонентов происходит разделение: капельки жира собираются сверху, образуется слой сливок. Сливки сбивают, при этом капельки молочного жира слипаются в сплошную массу (масло), оставшуюся жидкость называют пахтой. Существуют разные сорта сливочных масел. «Крестьянское» масло по сравнению с «Вологодским» более богато белками и витаминами группы В. Но за счет добавления пахты в нем содержится до 25% воды (вместо 15% в «Вологодском»), поэтому на «Крестьянском» масле жарить трудно, вода закипает быстро, масло «трещит» и пенится.

Топленое масло самое богатое жиром (до 98%). Зато в нем практически нет белков и витаминов: они разлагаются при термической обработке обычного масла. Топленое масло хорошо хранится, так как микроорганизмы в безводной среде (а воды в этом масле почти нет) размножаются очень медленно.

Растительные масла извлекают из семян масличных культур прессованием с последующим извлечением остатков масла из жмыха с помощью растворителей (бензина и четыреххлористого углерода ССl₄). Так как температура кипения их намного ниже, чем у масла, разделить их не представляет труда.

На основе растительных масел готовят пищевой продукт — маргарин, а также полуфабрикат для производства мыла и стеарина. Для этого жидкие растительные жиры, отличающиеся от твердых непредельностью своего состава, гидрируют. Процесс гидрирования не доводят до конца, если предполагается далее получить маргарин.

При создании рецептуры маргаринов учитывают традиционные вкусы потребителей. К гидрожиру (или саломаслу) добавляют каротин, чтобы по цвету продукт был похож на сливочное масло. Запах масла имитируют, добавляя бутандион

Бутандион имеет запах сыра, точнее, сыр пахнет бутан дионом. Для придания продукту вкуса добавляют сквашенное молоко, которое содержит молочную кислоту, повышающую и антибактериальные свойства маргарина. Питательную ценность повышают добавки витаминов А и D. И наконец, для того чтобы вся эта сложная смесь не разделялась на компоненты, вводят природные поверхностно-активные вещества (например, лецитин).

Жиры — скоропортящиеся продукты, прежде всего из-за их взаимодействия с кислородом воздуха.

При старении масла может появиться неприятный запах. Это результат не только гидролиза жиров, но и появления альдегидов и кетонов в различных каталитических процессах. Это так называемое прогоркание жиров.

Последний этап порчи жира связан с появлением оксикислот типа молочной

При этом изменяется цвет, ухудшается запах и вкус. Жир перестает быстро реагировать на ферменты слюны, а на языке появляется ощущение налета (кулинары называют его «салистый привкус»).

А теперь познакомимся с тем, что происходит с жирами при кулинарной обработке.

При температуре 100 °С, когда варящийся продукт практически не контактирует с кислородом воздуха, состав жира меняется незначительно, только за счет гидролиза. А вот витамины при этой температуре трансформируются. Как сохранить жиры и витамины? Подкислить! И равновесие гидролиза смещается в сторону исходных веществ, а разрушение витаминов замедляется. Учитывая важность сохранения жиров и витаминов, полезно варить щи из кислой капусты и щавеля.

При жарении во фритюре продукты погружают в сильно разогретый жир и выдерживают в нем до готовности. Так готовят картофель фри, пирожки, «хворост», чебуреки и др.

Расплавленный жир накапливает в себе вещества из обжариваемых продуктов и соединения, которые образовались при окислительных процессах и высокой температуре.

В частности, глицерин из продуктов гидролиза жиров может в этих условиях превратиться в акролеин:

Акролеин вызывает удушье, слезотечение, портит вкус жира. А некоторые люди находят приятным аромат жаркого, который в большой степени обусловлен акролеином.

При жарении во фритюре будьте внимательны: при температуре выше 200 °С фосфатиды (компоненты жира) темнеют, соответственно окрашивают продукт, надо прекращать нагревание, иначе вы испортите пищу.