Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Пищевая химия" перенаправляется сюда. Для журнала см. Химия пищевых продуктов (журнал) .

Пищевая химия - это изучение химических процессов и взаимодействий всех биологических и небиологических компонентов пищевых продуктов. [1] [2] Биологические вещества включают, например, такие продукты, как мясо , птица , салат , пиво , молоко . Он похож на биохимию по своим основным компонентам, таким как углеводы , липиды и белок , но также включает такие области, как вода, витамины , минералы , ферменты , пищевые добавки , ароматизаторы., и цвета . Эта дисциплина также включает в себя то, как продукты меняются при определенных методах обработки пищевых продуктов , и способы их улучшения или предотвращения. Примером совершенствования процесса может быть стимулирование ферментации молочных продуктов с помощью микроорганизмов, которые превращают лактозу в молочную кислоту ; Примером предотвращения процесса может быть остановка потемнения поверхности свежесрезанных яблок с помощью лимонного сока или другой подкисленной воды .

История пищевой химии [ править ]

Научный подход к пище и питанию возник с вниманием к агрохимии в работах Дж. Г. Валлериуса , Хамфри Дэви и других. Например, Дэви опубликовал « Элементы агрохимии в курсе лекций для Совета по сельскому хозяйству» (1813 г.) в Соединенном Королевстве, который послужит основой для этой профессии во всем мире и выйдет в пятое издание. Более ранняя работа включала работу Карла Вильгельма Шееле, который выделил яблочную кислоту из яблок в 1785 году.

Некоторые открытия Либиха по пищевой химии были переведены и опубликованы Эбеном Хорсфордом в Лоуэлле, штат Массачусетс, в 1848 г. [3]

В 1874 году было сформировано Общество общественных аналитиков с целью применения аналитических методов на благо общества. [4] Его ранние эксперименты основывались на хлебе, молоке и вине.

Это также вызвало озабоченность по поводу качества пищевых продуктов, в основном проблемы фальсификации пищевых продуктов и загрязнения, которые сначала возникли в результате преднамеренного заражения, а затем к 1950-м годам - химическими пищевыми добавками . Развитие колледжей и университетов по всему миру, в первую очередь в Соединенных Штатах, расширило бы химический состав пищевых продуктов за счет исследования пищевых веществ, в первую очередь эксперимента с одним зерном в 1907-11 годах. Дополнительные исследования, проведенные Харви У. Вили в Министерстве сельского хозяйства США в конце 19 века, сыграли ключевую роль в создании Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.в 1906 году. Американское химическое общество основало свое подразделение сельскохозяйственной и пищевой химии в 1908 году, а Институт пищевых технологий основал свое подразделение пищевой химии в 1995 году.

Концепции пищевой химии часто берутся из реологии , теории явлений переноса , физической и химической термодинамики , химических связей и сил взаимодействия, квантовой механики и кинетики реакций , науки о биополимерах , коллоидных взаимодействий , зародышеобразования , стеклования и замораживания / неупорядоченных или некристаллических твердых тел и таким образом, физическая химия пищевых продуктов является фундаментальной областью. [5] [6]

Вода в пищевых системах [ править ]

Основная статья: Вода

Основным компонентом пищи является вода, которая может составлять от 50% в мясных продуктах до 95% в продуктах из салата , капусты и томатов . Это также отличное место для роста бактерий и порчи продуктов, если они не обрабатываются должным образом. Один из способов измерения этого в пищевых продуктах - активность воды, которая очень важна для срока хранения многих пищевых продуктов во время обработки. В большинстве случаев одним из ключей к сохранению пищевых продуктов является уменьшение количества воды или изменение ее характеристик для увеличения срока хранения. Такие методы включают обезвоживание , замораживание и охлаждение [7][8] [9] [10] Эта область охватывает «физико-химические принципы реакций и превращений, которые происходят во время производства, обработки и хранения пищевых продуктов» . [11] .

Углеводы [ править ]

Основная статья: углеводы
Сахароза : обычный столовый сахар и, наверное, самый привычный углевод.

Составляя 75% биологического мира и 80% всей пищи, потребляемой человеком, наиболее распространенным из известных человеческих углеводов является сахароза [ цитата необходима ] . 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 является примером моносахарид, как фруктоза . В сочетании так, как показано на изображении справа, сахароза - один из наиболее распространенных сахаров. продукты, содержащиеся в растениях, образуются.

Цепочка моносахаридов образует полисахарид . Такие полисахариды включают пектин , декстран , агар и ксантан .

Содержание сахара обычно измеряется в градусах Брикса .

Липиды [ править ]

Основная статья: Липид

Термин липид включает в себя широкий спектр молекул и до некоторой степени является обобщающим 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, а другие имеют кольцевую структуру. Некоторые ароматные , а другие нет. Некоторые из них гибкие, а другие жесткие.

Большинство липидов помимо того, что они в значительной степени неполярны, имеют полярный характер. Как правило, основная часть их структуры неполярна или гидрофобна (« водобоязненная »), что означает, что она плохо взаимодействует с полярными растворителями, такими как вода. Другая часть их структуры является полярной или гидрофильной («водолюбивой») и имеет 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 просто -ОН ( гидроксил или спирт).

Липиды в пище включают масла таких зерен, как кукуруза , соевые бобы , из животных жиров, и входят в состав многих пищевых продуктов, таких как молоко, сыр и мясо. Они также действуют как переносчики витаминов.

Пищевые белки [ править ]

Основная статья: Белок (питательное вещество)

Белки составляют более 50% от сухого веса средней живой клетки [ необходима ссылка ] [ требуется пояснение ] и являются очень сложными макромолекулами. Они также играют фундаментальную роль в структуре и функциях клеток. [12] 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 меняются в зависимости от возраста и физиологии человека (например, от беременности). 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 нормы белковой пищи из овощей.

Чувствительность к белкам как пищевая аллергия выявляется с помощью теста ELISA .

Ферменты [ править ]

Основная статья: Фермент

Ферменты - это биохимические катализаторы, используемые в процессах преобразования одного вещества в другое. Они также участвуют в сокращении количества 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 .

Витамины [ править ]

Основная статья: Витамин
Рибофлавин (витамин B 2 ) водорастворимый.

Витамины - это питательные вещества, необходимые в небольших количествах для основных метаболических реакций в организме. Они расщепляются с пищей как водорастворимые ( витамин С ) или жирорастворимые ( витамин Е ). Достаточный запас витаминов может предотвратить такие заболевания, как авитаминоз , анемия , и цинги , а передозировка витаминов может привести к тошноте и рвоте или даже смерти.

Минералы [ править ]

Основная статья: Диетический минерал

Диетические минералы в продуктах питания многочисленны и разнообразны, многие из них необходимы для функционирования, в то время как другие микроэлементы могут быть опасными при потреблении в чрезмерных количествах. Основные минералы с рекомендуемой суточной дозой (RDI, ранее рекомендованная суточная доза (RDA)) более 200 мг / день - это кальций , магний и калий, а важные микроэлементы (RDI менее 200 мг / день) - медь, железо, и цинк. Они содержатся во многих продуктах, но их также можно принимать в составе пищевых добавок.

Цвет [ править ]

Основная статья: Пищевой краситель

Пищевой краситель добавляется для изменения цвета любого пищевого вещества. Это в основном для целей сенсорного анализа. Его можно использовать для имитации естественного цвета продукта, который воспринимается покупателем, например, красного красителя (например, FD&C Red No 40 Allura Red AC) для кетчупа или для добавления неестественных цветов в такой продукт, как Froot Loops от Kellogg . Карамель - натуральный пищевой краситель; промышленная форма, карамельный краситель, является наиболее широко используемым пищевым красителем и содержится в пищевых продуктах от безалкогольных напитков до соевого соуса, хлеба и солений .

Ароматизаторы [ править ]

Основная статья: Вкус

Вкус пищи играет важную роль в том, как еда пахнет и нравится потребителю, особенно при сенсорном анализе. Некоторые из этих продуктов встречаются в природе, например, соль и сахар , но химики по ароматизаторам (так называемые « ароматизаторы ») разрабатывают многие из этих ароматизаторов для пищевых продуктов. Такие искусственные ароматизаторы включают метилсалицилат, который создает запах грушанки, и молочную кислоту, придающую молоку терпкий вкус.

Пищевые добавки [ править ]

Основная статья: Пищевая добавка

Пищевые добавки - это вещества, добавляемые в пищу для сохранения аромата или улучшения вкуса или внешнего вида. Эти процессы так же стара, как добавление уксуса для маринования или эмульгатора для эмульсионных смесей, таких как майонез . Как правило, они перечислены под « номером E » в Европейском союзе или под номером GRAS (« общепризнанный безопасным ») Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США .

См. Также [ править ]

  • Пищевая физическая химия
  • Биологически активная добавка
  • Food and Bioprocess Technology (журнал)
  • Пищевая химия (журнал)
  • Состав пищи
  • Пищевая инженерия
  • Обогащение пищевых продуктов
  • Пищевая микробиология
  • Упаковка для еды
  • Сохранение продуктов питания
  • Реология пищевых продуктов
  • Безопасности пищевых продуктов
  • Наука о еде
  • Хранение продуктов
  • Пищевые добавки
  • Пищевые технологии
  • Нутрицевтики
  • Нутрификация (также называемая обогащением или обогащением пищи)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Джон М. де Man.1999. Принципы пищевой химии (серия текстов по пищевой науке), Springer Science, третье издание
  2. ^ Джон М. де Ман. 2009. Технологии и технологии пищевых процессов, Academic Press, Elsevier: London and New York, 1st edn.
  3. ^ Эбен Хорсфорд (редактор) (1848) Исследования Либиха по химии пищи и движению соков в теле животного , Лоуэлл, Массачусетс
  4. ^ Proc. Soc. Аналит. Chem p. 234
  5. ^ Pieter Walstra. 2003. Физическая химия продуктов питания . Marcel Dekker, Inc .: Нью-Йорк, 873 стр.
  6. ^ Физическая химия пищевых процессов: фундаментальные аспекты. 1992. van Nostrand-Reinhold vol.1., 1st Edition,
  7. ^ Pieter Walstra. 2003. Физическая химия продуктов питания . Marcel Dekker, Inc .: Нью-Йорк, 873 стр.
  8. ^ Физическая химия пищевых процессов: фундаментальные аспекты. 1992. van Nostrand-Reinhold vol.1., 1st Edition,
  9. ^ Генри Г. Шварцберг, Ричард В. Хартель. 1992. Физическая химия продуктов питания . Серия базовых симпозиумов IFT, Marcel Dekker, Inc.: Нью-Йорк, 793 страницы
  10. ^ Физическая химия пищевых процессов, передовые методы, структуры и приложения. 1994. ван Ностранд-Рейнхольд, т. 1-2., 1-е издание, 998 страниц; 3-е изд. Minuteman Press, 2010; тт. 2-3, пятое издание ( в печати )
  11. ^ Pieter Walstra. 2003. Физическая химия продуктов питания . Marcel Dekker, Inc .: Нью-Йорк, 873 стр.
  12. ^ Совет по пищевым продуктам и питанию Института медицины (2005) Диетические справочные нормы потребления белка и аминокислот , стр. 685, из National Academies Press

Библиография [ править ]

  • Fennema, OR, Ed. (1985). Химия пищевых продуктов - второе издание, переработанное и дополненное. Нью-Йорк: Marcel Dekker, Inc.
  • Фрэнсис, FJ (2000). «Харви В. Уайли: пионер в области пищевой науки и качества». В век пищевой науки. Чикаго: Институт пищевых технологий. С. 13–14.
  • Поттер, Н. Н. и Дж. Х. Хотчкисс. (1995). Пищевая наука, пятое издание. Нью-Йорк: Champman & Hall. С. 24–68.
  • Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. (1993). Все, что добавлено в пищу в Соединенных Штатах. Бока-Ратон, Флорида: CK Smoley (c / o CRC press, Inc.).

Внешние ссылки [ править ]

  • Отделение сельскохозяйственной и пищевой химии Американского химического общества
  • Отделение пищевой химии института пищевых технологов
  • Государственный университет Пенсильвании, пищевая химия, США
  • Университет Вагенингена, Лаборатория пищевой химии, Нидерланды