Обобщающий урок "Пища с точки зрения химии"
учебно-методический материал по химии (11 класс) на тему

Студенты 1 курса в начале изучения  Химии, не видят связи между общеобразовательной дисциплиной и своей будущей профессией. Задача преподавателя научить студентов видеть эту связь, научить применять полученные знания на практике.

Наша жизнь, наше здоровье, наше настроение тесно связаны с бесчисленными химическими процессами вокруг нас и в нас самих. Здоровье и долголетие – в руках каждого человека. Если каждый разбирается в сущности многочисленных химических и биологических процессов, протекающих в его организме, то он может сознательно выбирать образ жизни и систему питания оптимальные для себя.

Пища с точки зрения химии.

Цель: Показать значение знаний о химическом аспекте пищи для организации рационального питания.

Задачи:

- систематизировать знания о составе основных пищевых продуктов и раскрыть процессы, происходящие при их кулинарной обработке;

- на конкретных примерах реализовать дидактический принцип связи теории с практикой;

- продолжить формирование преставления, что главная ценность жизни – это здоровье человека;

- развивать у учащихся творческие способности, самостоятельность, работать с дополнительной литературой, конспектировать и умение сопоставлять, делать выводы.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: урок – семинар (обобщение и систематизация знаний).

Метод обучения: эвристический с использованием элементов здоровьесберегающих технологий.

Реактивы и оборудование: штативы с пробирками, держатели, спиртовки, растворы: белка, CuSO4, NaOH, HNO3, спиртовой раствор йода, яблочный сок, раствор крахмала.

Ход урока

Вступительное слово преподавателя: Питание – это один из важнейших факторов, определяющих здоровье человека, его работоспособность и продолжительность жизни.

 Вся необходимая для человека энергия поступает в организм из пищи за счет содержащихся в ней белков, жиров, углеводов и витаминов. При окислении 1 г белков и 1 г углеводов в организме освобождается по 4,1 ккал, а при окислении 1 г жиров – 9,3 ккал.

Студент: Усвояемость пищевых веществ зависит от состава пищи, способов её кулинарной обработки, внешнего вида и запаха, степени её измельчения в полости рта и других факторов. Например, белки мяса, молока, рыбы, яиц усваиваются на 96 – 98 %, усвояемость белков ржаного хлеба – 70 – 75 %. Усвояемость пищи можно повысить, вводя в рацион овощи. Это связано с тем, что овощи содержат большое количество экстрактивных веществ, усиливающих выделение желудочного сока. Наличие в овощах витаминов и минеральных солей также способствует повышению усвояемости пищи. Оптимальным в рационе практически здорового человека считается соотношение белков, жиров, углеводов и витаминов, близкое к 1:1:2:4. Это соотношение наиболее благоприятно для максимального удовлетворения как пластических, так и энергетических потребностей организма человека.

Преподаватель: Человеческий организм - своеобразное «химическое производство». Здесь, как и в любом производственном цикле, своя продукция, свои отходы, проблемы с ремонтом, устранением последствий аварий различного масштаба. Продолжая аналогию с современным химическим производством, обратим внимание на необходимость тщательной подготовки сырья. Обычно на обогатительных фабриках природное сырьё очищают, вносят необходимые добавки, агломерируют получившиеся мелкие кусочки вещества для удобства использования и транспортировки.

Похожая «обогатительная фабрика» существует в каждом доме, в каждой квартире – это кухня. Здесь удаляют ненужные примеси, производят необходимое измельчание и термическую обработку.

Человеческий опыт веками отбирал оптимальные методы приготовления пищи. Сегодня мы можем взглянуть на них, оценить эти методы, вооружившись знаниями химии и проследить, что происходит при термической обработке с основными компонентами нашего рациона.

Студент: Тепловая обработка обеззараживает продукты и повышает их усвояемость. Повышение усвояемости продуктов, прошедших тепловую обработку, обусловлено несколькими причинами:

- продукты размягчаются, легче разжевываются и смачиваются пищеварительными соками;

- белки при нагревании денатурируют и в таком виде легче перевариваются;

-    крахмал превращается в клейстер и легче усваивается;

-  образуются новые вкусовые и ароматические вещества, возбуждающие аппетит, а следовательно, повышающие усвояемость;

- теряют активность содержащиеся в некоторых пищевых продуктах антиферменты, тормозящие пищеварение.

Санитарное значение тепловой обработки связано с тем, что:

- при нагревании микроорганизмы, образующие споры, переходят в неактивное состояние и не размножаются;

- большинство микроорганизмов, не образующих споры, погибают;

- разрушаются бактериальные токсины;

- погибают возбудители многих инвазионных (глистных) заболеваний – финны, трихины и др.;

- разрушаются или переходят в отвар ядовитые вещества, содержащиеся иногда в сырых продуктах (грибах, некоторой рыбе и т.д.).

Отрицательное влияние тепловой обработки на пищевую ценность продуктов:

- теряются ароматические и вкусовые вещества;

- снижается содержание витаминов;

- в отвар переходят и теряются с ним ценные растворимые вещества;

- изменяется естественная окраска продуктов;

- снижается усвояемость белков;

- происходят нежелательные изменения жиров (окисление, омыление и др.).

Преподаватель: Какие процессы происходят с белковой пищей при кулинарной обработке? Теперь, мы рассмотрим процессы, происходящие при кулинарной обработке продуктов.

Студент: Значение белков определяется не только их структурной функцией (мышцы, сердце, мозг, и даже кости содержат значительное количество белка), но и участием белковых молекул во всех важнейших процессах жизнедеятельности человека. Белок пищи играет большую роль в образовании гемоглобина и эритроцитов, в синтезе ферментов, гормонов, антител, обеспечивающих иммунитет.

Значение белков определяется не только многообразием их функций, но их незаменимость другими пищевыми веществами. Биологическая ценность белков зависит от аминокислотного состава. В состав пищевых белков входит около 20 аминокислот.

Работа по усвоению белка начинается в полости рта. Измельченная пища обрабатывается ферментом амилазой, содержащейся в слюне. Амилаза расщепляет углеводы, связанные с белками, что высвобождает белки для последующей обработки. В желудке, где выделяется соляная кислота, под действием фермента пепсина происходит частичная денатурация (изменение третичной структуры) белка и его расщепление на крупные фрагменты. В кишечнике частично гидролизованные белки расщепляются протеазами и пептидазами в основном до аминокислот, которые всасываются в кровь и разносятся по всему организму. Часть аминокислот идет на построение белков нашего тела, другая – на синтез важных органических веществ, часть расщепляется до конечных продуктов: углекислого газа, воды, аммиака, который превращается в мочевину.

Отдельные аминокислоты в организме могут превращаться в другие, но восемь из них не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей. Их называют незаменимыми, и отсутствие любой из них вызывает нарушения здоровья. К незаменимым относятся 8 аминокислот: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин, валин. Для полного усвоения белков в пище должны содержаться все незаменимые аминокислоты в тех соотношениях, в каких они входят в белки организма человека. Такими полноценными белками являются белки мяса, рыбы, яиц, молока. В большинстве белков растительного происхождения не хватает отдельных незаменимых аминокислот.

Например, в гречневой крупе недостает лейцина, в рисовой крупе и пшене – лизина и т.д. Один продукт может дополнять другой по содержанию незаменимых аминокислот, поэтому целесообразно использовать разное сочетание продуктов. Например, высокую биологическую ценность имеет сочетание гречневой каши с молоком, различных мучных изделий с творогом, пшеничного хлеба с молоком.

Преподаватель: В ежедневном рационе взрослого человека – 12 % калорийности должны давать белки, что примерно составляет 85 г белка. А теперь рассмотрим химизм различных способов тепловой обработки белковых продуктов

Студент: При кулинарной обработке денатурацию белков, вызывает чаще всего нагревание. В глобулярных белках при нагревании усиливается тепловое движение полипептидных цепей внутри глобулы, водородные связи, которые удерживали их в определенном положении, разрываются и полипептидная цепь разрывается, а затем сворачивается по-новому. Такое изменение структуры меняет свойства белков: уменьшается число полярных групп на поверхности, уменьшается или пропадает заряд частицы, резко уменьшается способность к гидратации. В результате денатурации белки теряют устойчивость (молекулы их слипаются, уплотняются, белок свертывается), окраску, ферментативную устойчивость, способность растворяться.

Учащиеся демонстрируют опыт денатурации белка.

Студент: свертывание белков в результате денатурации бывает двух видов. Если концентрация белка низкая (до 1 %), то свернувшийся белок образует хлопья (пена на поверхности бульона). Если концентрация белка была высокой, то образуется студень и влага не отделяется (белки яйца).

При большой концентрации некоторые глобулярные белки образуют гель (студень) и в нативном состоянии, т.е. до денатурации. При денатурации такие студни уплотняются, и часть жидкости, заключенной в них, отделяется. Это имеет место при тепловой обработке мяса, рыбы.

Денатурация происходит и при взбивании, при этом образуется пена с тонкими прослойками жидкости между пузырьками воздуха. На поверхности жидкости действуют силы поверхностного натяжения, которые способны механически развернуть полипептидные цепи в молекуле белка, изменить их конфигурацию и вызвать этим денатурацию. Например, при взбивании яичных белков в поверхностном слое денатурирует белок овомукоид, тормозящий действие трепсина, и усвояемость белков повышается.

При денатурации фибриллярных белков сокращается длина волокон, и они распадаются на отдельные полипептидные цепи.

Преподаватель: Послушаем какие изменения белков мяса происходят при тепловой обработке.

Студент: Белки оболочек мышечных волокон (сарколеммы) очень устойчивы, даже при 1200С структура их не нарушается. Поэтому после тепловой обработки мышечные волокна сохраняются. Белки саркоплазмы (плазмы мышечного волокна), находящиеся в растворе, денатурируют и образуют сплошной гель (студень), так как концентрация их велика. Процесс этот начинается уже при температуре 30-350С, а при температуре 650С денатурирует около 90% всех белков саркоплазмы.

Белки миофибрилл (сократительные белки), находящиеся в виде геля, при нагревании уплотняются, и от их студня отделяется значительная часть воды вместе с растворимыми в ней веществами.

Коллагеновые волокна соединительной ткани при денатурации сокращаются в длину почти на 50%. Процесс этот называется свариванием коллагена. В результате уменьшаются размеры кусков мяса, и вода вместе с растворенными в ней веществами поступает из мяса во внешнюю среду (бульон) или выделяется в виде сока.

В молекуле гемоглобина, придающего красную окраску сырому мясу, содержится хромофорная группа (обусловливающая окраску) – гем. При денатурации входящий в неё ион двухвалентного железа окисляется. При этом из гема образуется гемин, вследствие чего появляется серая окраска мяса. Изменение окраски мяса начинается при температуре 600С.

Специфический вкус и аромат вареного и жареного мяса обусловлены рядом растворимых и летучих веществ, большая часть которых образуется при тепловой обработке. Это глутаминовая кислота, ее растворы обладают вкусом, близким к вкусу мясного бульона. Накапливаются в мясе и другие продукты гидролиза белков (пептиды, аминокислоты), азотистые основания (креатин, креатинин и др.). Аромат жареного и вареного мяса обусловлен также содержанием таких летучих веществ, как альдегиды, кетоны, амины, меркаптаны, сульфиды и др.

Преподаватель: Какие правила и рекомендации надо знать по приготовлению белковой пищи?

Студент: Для приготовления бульонов мясо заливают холодной водой, доводят до кипения, после чего солят. В мясе содержатся белки, растворимые в воде и растворимые в растворах. Если солить сразу, образуется много пены, так как в раствор переходят и те, и другие белки. При правильном приготовлении пены образуется меньше, её не надо снимать – это ценный белок.

Если нужно приготовить отварное мясо, его закладывают в кипящую воду из расчёта 1 кг мяса  на 1-1,5 л воды. Когда вода вновь закипит, продолжают варить при очень слабом кипении или без кипения при температуре 85-90 °С. За 10-15 минут до готовности добавляют соль. В среднем время варки составляет:

Говядина – 2ч-2ч 45 мин.

Баранина – 1,5ч – 2ч10 мин.

Свинина – 1ч 45 мин. – 2ч.

Телятина – 1ч 20мин. – 1ч 45 мин.

Приготовление жареного мяса. Жир нагревают до температуры 160-180°С, а затем сразу кладут мясные полуфабрикаты. При таком режиме мясо быстро прогревается, растворимые белки сразу денатурируют и их меньше выделяется с соком. Часть тканевых соков перемещается от поверхности к центру изделий, и потери массы уменьшаются. Благодаря испарению и влагопереносу, поверхностные слои полуфабрикатов обезвоживаются, температура их понижается до 130-135 °С, что приводит к образованию румяной корочки.

При испарении влаги в поверхностном слое концентрируются экстрактивные и минеральные вещества, образуются новые соединения, придающие жареному мясу специфический вкус и аромат. В процессе жарения нагретый жир проникает в обезвоженные слои изделий. Перед жарением мясо или рыбу надо обсушить салфеткой.

Жарить нужно сначала на сильном огне, а затем на слабом. Жарят мясо в небольшом количестве жира – 5-10% от массы продукта.

Преподаватель: Теперь рассмотрим, какое значение имеют жиры в питании человека.

Студент: Жиры являются важными продуктами питания, так как обеспечивают многие функции организма.

Значительная часть жиров расходуется в качестве энергетического материала. Жиры также являются пластическим материалом, так как входят в состав клеточных компонентов особенно мембран. Жиры способствуют лучшему усвоению белков, витаминов (А,В), минеральных солей, являются носителями жирорастворимых витаминов.

Животные и растительные жиры отличаются по составу жирных кислот, количеству балластных веществ, физическим свойствам и т.д. Это и определяет их пищевую и биологическую ценность. В питании необходимо использовать жиры животного и растительного происхождения. Оптимальное соотношение между ними – 7:3.

Источником растительных жиров являются, в основном, растительные масла (99,9% жира), орехи (53-65%), овсяная (6,9%) и гречневая (3,3%) крупы. Источники животных жиров – шпик свиной (90-92% жира), сливочное масло (72-82%), жирная свинина (49%), колбасы (20-40%), сметана (30%), сыры (15-30%).

Избыток насыщенных жирных кислот в питании приводит к нарушению обмена жиров, повышению уровня холестерина в крови.

Важную роль в питании играют ненасыщенные жирные кислоты. Олеиновой кислоты много в оливковом масле (67%), маргаринах (43-47%), свином жире (43%). Особое значение имеют полиненасыщенные жирные кислоты, такие, как линолевая, линоленовая и арахидоновая, которые входят в состав клеточных мембран и выполняют ряд важных функций, в том числе, обеспечивают нормальный обмен веществ, эластичность сосудов и пр.

Полиненасыщенные кислоты не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать с пищей. Линолевой кислоты особенно много в растительном масле (60%). Наибольшей биологической активностью обладает арахидоновая кислота, которой, однако, в пищевых продуктах содержится очень мало ( в мозгах – 0,5%, яйцах – 0,5%, печени свиной – 0,3%, сердце – 0,5%). В организме линолевая кислота при участии витамина В6, переходит в арахидоновую. Полиненасыщенные жирные кислоты, в отличии от насыщенных, способствуют удалению избытка холестерина из организма.

В общей сложности жиры в рационе здорового человека должны составлять 30% общей калорийности пищи, что соответствует 80-100г.

Фосфолипиды также, как жиры, относятся к липидам. Фосфолипиды- ближайшие родственники сложного эфира. Это они выпадают в осадок в бутылках с растительным маслом и способствуют образованию вкуснейшей корочки на поджаренном картофеле.

В состав фосфолипидов входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и аминоспирты (например, холин в лецитине). Входя в состав клеточных оболочек, они имеют существенное значение для их проницаемости. В пищевых продуктах в основном встречается лецитин. Он участвует в регулировании холестеринового обмена, предотвращает накопление холестерина в организме.

Больше всего фосфолипидов в яйце (3,4%), относительно много в зерне, бобовых (0,3-0,9%), нерафинированных растительных маслах (1-2%). При хранении нерафинированного масла фосфолипиды выпадают в осадок. Много фосфолипидов содержится в сырах (0,5-1,1%), мясе (0,5-2,5%), птице (0,5-2,5%).

Преподаватель: Рассмотрим химические процессы, происходящие при использовании жиров.

Студент: Жиры претерпевают изменения в процессе приготовления пищи. Триглицериды предельных кислот более устойчивы при тепловой обработке, а непредельных – менее устойчивы.

При нагревании жира с водой или водяными парами происходит гидролиз триглицеридов. Процесс этот идет постепенно: жирные кислоты отщепляются поочередно. В наибольшей степени гидролиз идет при варке. При жарении гидролизуется жира много меньше.

Во время варки вытапливающийся жир скапливается на поверхности бульона, а наибольшая часть его в виде мельчайших капелек переходит в бульон (эмульгирует),придавая ему мутность и неприятный вкус. С ионами калия и натрия, которые всегда присутствуют в бульонах, образовавшиеся при гидролизе жирные кислоты дают мыла. Мыло облегчает дальнейшее эмульгирование жиров. Чтобы уменьшить его, следует снимать жир с поверхности бульона и не допускать бурного кипения. При нагревании жира происходит гидролиз его:

Демонстрация опыта: Качественная реакция на глицерин.

При жарении, особенно во фритюре, жиры окисляются. Окисление жиров может происходить при хранении. При хранении жирной рыбы, рыбьего жира появляется неприятный прогорклый запах. Изменяется и цвет окислившихся продуктов, например сливочное масло темнеет. Окисляемость зависит от многих факторов, в том числе от температуры, наличия кислорода, следов металлов. Поэтому хранить жиры в медной, железной или оцинкованной таре нельзя.

Самыми непригодными для длительного хранения являются сливочное масло и маргарины. Эти жиры содержат белки, минеральные вещества и много воды, что способствует развитию микроорганизмов, вызывающих порчу. Растительные масла, благодаря практически полному отсутствию воды и минеральных веществ, не поражаются микроорганизмами. Растительные масла можно хранить в стеклотаре до 4 месяцев (в холодильнике – до 1 года).

При жарении продуктов с жиром часть его разлагается. Кухонный чад возникает вследствие дальнейшего превращения глицерина, образовавшегося при гидролизе. Глицерин превращается в непредельный альдегид акролеин СН2 = СН – СОН (жидкость с резким запахом, действует раздражающе на слизистые оболочки). Акролеин окисляется до акриловой кислоты СН2 = СН – СООН, которая затем полимеризуется.

Акролеин – жидкость с резким раздражающим запахом.

Преподаватель: Какую роль играют углеводы в организме?

Студент: Углеводы являются главным источником энергии для организма. Они входят в состав клеток и тканей, принимают участие в обмене веществ. В их присутствии улучшается усвоение белков и жиров.

При отсутствии углеводов в пище они могут вырабатываться из продуктов распада белков и жиров.

Углеводы, поступающие в организм с пищей, быстро расщепляются, а незначительная часть их в виде так называемого животного крахмала (гликогена) откладывается в печени и мышцах.

С точки зрения усвояемости в организме человека углеводы условно разделяют на две группы – усвояемые и неусвояемые («пищевые волокна»). К усвояемым относят глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, галактозу, лактозу и раффинозу, инулин, крахмал. К неусвояемым углеводам относят гемицеллюлозу, целлюлозу, пектиновые вещества.

Углеводы содержатся главным образом в растительных продуктах. Животный полисахарид гликоген содержится в печени (до 10%) и в мышцах (до 1%).

Основное значение в питании имеет сахароза. Смесь глюкозы и фруктозы содержится в меде (75%), винограде (16%).

Считается, что взрослый человек при умеренных физических нагрузках должен потреблять 365 – 400 г усвояемых углеводов в день, в том числе 50 – 100 г сахара.

Фруктоза содержится в меде (около 37%), в винограде (7,7%), грушах и яблоках (5 – 6%), арбузе, крыжовнике, малине, черной смородине (около 4%).

Лактоза содержится в молоке – женском грудном (7,7%), в коровьем (4,8%).

Крахмала больше всего содержится в крупах и макаронах (55 – 70%), бобовых (40 – 45%), хлебе (30 – 40%), картофеле (16%).

Клетчатка в тонком кишечнике почти не усваивается, нормальное пищеварение без нее практически невозможно. Клетчатка создает благоприятные условия для продвижения пищи по желудочно-кишечному тракту, способствует выведению из организма холестерина. Клетчатка содержится в бобовых, зерне, хлебе из муки грубого помола, капусте, картофеле, моркови, свекле, крыжовнике, клюкве, землянике, малине.

Преподаватель: Какие изменения углеводов происходят при кулинарной обработке?

Студент: Моносахариды (глюкоза и фруктоза),а также сахароза при изготовлении теста подвергаются спиртовому и молочнокислому брожению.

Преподаватель: Какие изменения происходят при карамелизации?

Студент: Карамелизация – это глубокий распад сахаров при нагревании их выше температуры 1000С в слабокислой или нейтральной среде. При этом от молекул сахаров отщепляются молекулы воды, а оставшиеся ангидридные остатки, соединяясь друг с другом, образуют темноокрашенные вещества. При карамелизации сахарозы образуется вначале кармелан – вещество, растворимое в воде, и, наконец, образуется темно-коричневое вещество – кармелин, растворимый только в горячей воде. При карамелизации образуется целый ряд побочных продуктов.

Карамелизация происходит при запекании яблок с сахаром и при приготовлении многих кондитерских изделий и сладких блюд.

Восстанавливающие сахара глюкоза, фруктоза и лактоза способны вступать в реакцию с аминами, в том числе, с аминокислотами и белками. При этом образуются темноокрашенные продукты – меланоидины (от греческого «мелано» - темные). Реакция меланоидинообразования имеет очень большое значение. Её роль заключается в том, что она обуславливает образование аппетитной золотистой корочки на жареных, запеченных плодах и выпеченных изделиях, побочные продукты этой реакции участвуют в образовании вкуса и аромата готовых блюд.

Отрицательная роль меланоидинообразования состоит в том, что, связывая аминокислоты, она снижает биологическую ценность белков и вызывает нежелательное потемнение фруктовых пюре, некоторых овощей и других продуктов.

Гидролиз дисахаридов (сахарозы, лактозы, мальтозы) имеет место при кулинарной обработке. Например, при запекании яблок, варке компотов и киселей происходит гидролиз, образующиеся при этом моносахариды имеют более сладкий вкус.

Преподаватель: Как изменяется крахмал при кулинарной обработке?

Студент: Крахмал – сложное биологическое образование, состоит главным образом из двух полисахаридов – амилозы и амилопектина. В молекулы входит около 1000 остатков глюкозы. Чем длиннее цепи амилозы, тем она хуже растворяется. В молекулы амилопектина остатков глюкозы входит много больше. Цепи амилозы прямые, а у амилопектина они разветвленные. В крахмальном зерне молекулы этих полисахаридов изогнуты и расположены слоями. При этом верхние слои в основном состоят из амилопектина.

При нагревании в воде зерна крахмала набухают и взвесь его клейстеризуется. Процесс этот происходит в несколько стадий.

При нагревании суспензии крахмала до температуры 550С зерна его набухают, поглощая 50% воды от массы крахмала. Вязкости суспензии при этом не наступает. Процесс обратим – после высушивания, свойства крахмала остаются прежними.

При дальнейшем нагревании (до температуры 60 – 1000С) набухание зерен ускоряется, объем их увеличивается в несколько раз, а вязкость суспензии резко возрастает, и она превращается в клейстер. Поэтому, этот процесс называется клейстеризацией центра зерна (ядро роста) образуется полость (пузырек). На этой стадии увеличивается количество растворимой амилозы. Раствор ее частично остается в зерне, превратившись в пузырек, а частично диффундирует в окружающую воду.

Для каждого вида крахмала характерна своя температура клейстеризации, при которой большинство зерен в суспензии поглощают максимальное количество воды.

При длительном нагревании с избытком воды крахмальные пузырьки лопаются и вязкость клейстера снижается.

Консистенция клейстера зависит от количества крахмала: при содержании крахмала в количестве 2 – 5% он получается жидким, при содержании крахмала в количестве 6 – 8% клейстер получается густым. Еще более густой клейстер образуется внутри клеток картофеля, в кашах, в блюдах из макаронных изделий.

При охлаждении крахмалосодержащих изделий содержание в них растворимой амилозы снижается и жесткость изделий повышается (черствение мучных изделий, каш).

Нагревание крахмала, особенно без воды, при температуре свыше 1000С приводит к частичному разрушению зерен, к потере способности набухания и образования декстринов. Это имеет место при пассеровании  муки, обжаривании круп.

Гидролиз крахмала. Он может происходить при нагревании крахмала с водой в присутствии кислот или под действием ферментов при низкой температуре.

В расщеплении крахмала участвует два вида амилаз: α – амилаза, которая вызывает частичный распад цепей крахмальных полисахаридов с образованием олигосахаридов (гекса- или гептасахаридов) и мальтозы, β – амилаза расщепляет крахмал до мальтозы, оставляя небольшое количество высокомолекулярных декстринов.

В муке содержится обычно β – амилаза, под её влиянием в тесте образуется мальтоза. Степень гидролиза крахмала под действием  β – амилазы увеличивается с повышением температуры теста при замесе и начальной стадии выпечки до температуры 650С, в дальнейшем происходит инактивация фермента.

Преподаватель: Какие процессы происходят в картофеле?

Студент: В картофеле содержится β – амилаза, превращая крахмал в основном в мальтозу. Мальтоза расходуется на дыхание. При температуре близкой к 00С, дыхание замедляется, мальтоза накапливается и картофель делается сладким. Поэтому перед употреблением картофель необходимо выдержать при комнатной температуре, чтобы дыхание усилилось и содержание мальтозы снизилось.

При температуре 650С β – амилаза разрушается, а в интервале 35 – 400С её активность возрастает. Поэтому, если картофель перед варкой залить холодной водой, то, пока клубни прогреются, значительная часть крахмала успеет превратится в мальтозу, она перейдет в отвар и потери питательных веществ увеличатся. Картофель рекомендуется погружать в кипящую воду.

В клетках сырого картофеля крахмал находится в виде зерен. А если клубни сварить, крахмал поглощает воду, набухает, превращается в вязкий клейстер. Но у горячего картофеля клетки остаются целыми, клейстер остается внутри оболочек и пюре получается пышным и аппетитным. А вот если картофель остыл, пектин склеивает клетки, при протирании их оболочки рвутся, клейстер вытекает, а пюре получается вязким, клейким и невкусным.

Кислотный гидролиз крахмала может происходить при нагревании его в присутствии кислот и воды. При этом образуется глюкоза. Это имеет место при варке кислых соусов с мукой, при варке киселей и длительном хранении их в горячем состоянии.

Преподаватель: Какие изменения происходят с растительными тканями?

Студент: Клеточные оболочки и межклеточные прослойки называются клеточными стенками. Клеточные стенки из двух слоев. Каждый слой состоит из волокон целлюлозы, волокон гемицеллюлозы, между которыми находятся прослойки протопектина и фибриллярного белка (типа коллаген) – экстеноина.

В клеточных стенках большинства овощей содержится примерно 30% целлюлозы, 30% гемицеллюлозы и 30% протопектина и белка. В клеточных стенках помидоров содержится около 50% белка.

В крупах оболочка в основном состоит из гемицеллюлозы (70 – 90%) и экстеноина.

Целлюлоза при тепловой обработке практически не изменяется. Волокна гемицеллюлозы набухают, но сохраняются. Поэтому размягчение ткани обусловлено в овощах распадом протопектина и экстеноина, в крупах – экстеноина, в бобовых – протопектина и экстенсина.

В основе молекулы протопектина лежат длинные цепи называемых галактуроновых кислот. Цепи галактуроновых кислот соединяются между собой в основном с помощью солевых мостиков из ионов кальция и магния, и образуется сложное, нерастворимое в воде соединение – протопектин.

При нагревании в клеточных стенках происходит ионообменная реакция: ионы кальция и магния заменяются одновалентными ионами натрия и калия. При этом протопектин распадается, образуется растворимый в воде пектин, и ткань размягчается. Реакция эта обратима: ионы натрия и калия могут вновь замещаться ионами кальция. Однако этого не происходит, так как освобождающиеся ионы кальция связываются фитином и другими веществами, содержащимися в клеточном соке, и выводятся из сферы реакции. Связывание ионов кальция происходит только в нейтральной или слабокислой среде. При повышении кислотности этого не происходит, поэтому овощи не развариваются.

В жесткой воде, содержащей много ионов кальция, овощи тоже плохо развариваются.

Преподаватель: Что происходит с витаминами при кулинарной обработке?

Студент: Потери при кулинарной обработке водорастворимых витаминов (группы В, витамина С) вызваны переходом их в окружающую воду и разрушением за счет окисления и других процессов, а жирорастворимых (А, Е и др.) – только за счет их разрушения.

При варке значительная часть витаминов комплекса В может переходить в отвар или теряться с выделяющимся из продуктов соком. Например, при оттаивании мороженной свинины может потеряться 4 – 10% витаминов группы В (В, В2, РР, В6) при промывании риса потери витамина о достигают 30%.Еще больше витаминов группы В извлекается при варке растительных продуктов (круп, овощей): в отвар переходит до 40% витаминов, поэтому отвары следует использовать.

Витамин В (тиамин) при нагревании в слабокислой среде устойчив, а в нейтральной и щелочной – менее устойчив. Длительное нагревание приводит к сильному разрушению тиамина. При варке и жарении мяса потери тиамина меньше, чем при тушении.

Витамин В2 (рибофлавин) при нагревании в кислой среде довольно устойчив, но в щелочной среде быстро разрушается. В водных растворах рибофлавин разрушается и при действии света. При варке продуктов витамин В2 в значительном количестве переходит в отвар. При нагревании он более устойчив, чем тиамин, и разрушается его не более 15%.

Витамин В6 (пиридоксин) под действием солнечных лучей разрушается. Важным источником его являются мясные продукты. Однако в говядине потери его при варке составляют около 38%, а при жарении – 50% и более. В телятине, свинине он более устойчив. Много его содержится в зеленом перце, в котором он сохраняется хорошо. При тепловой обработке овощей потери витамина Ве значительны. Особенно велики они при варке белокочанной капусты (35%) и несколько меньше при варке картофеля и моркови.

Витамин РР (никотиновая Кислота) при тепловой обработке более устойчив, чем тиамин и рибофлавин. Растворимость никотиновой кислоты значительно меньше.

Витамин С (аскорбиновая кислота) хорошо растворим в воде и очень не устойчив при тепловой  кулинарной обработке.

Учащиеся демонстрируют опыт

Определение витамина С в яблочном соке.

Налейте в пробирку 2 мл сока и воды 10 мл, затем добавить немного крахмального клейстера, далее добавлять по каплям раствор йода 5% до устойчивого синего окрашивания. Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окислит аскорбиновую кислоту, следующая капля, прореагировав с крахмалом, окрасит раствор в синий цвет.

Основная причина разрушения витамина С – окисление. Поэтому следует уменьшать контакт продуктов с кислородом: посуду во время варки следует закрывать, сохранять слой жира на поверхности блюд, заполнять посуду полностью, использовать для варки кипящую воду. Надо сокращать время тепловой обработки: не допускать переваривания продуктов, как можно меньше хранить готовую пищу, избегать повторного разогрева и т.д.

Соли многих металлов катализируют окисление витамина С. Поэтому надо избегать контактов с окисляющими металлами: использовать посуду и инструменты из нержавеющей стали, керамическую посуду, волосяные или капроновые сита и т.д.

Витамин С более устойчив в кислой среде. Нельзя использовать соду для ускорения развариваемости овощей. Чем выше концентрация витамина, тем более он устойчив, поэтому надо брать при варке меньше воды, тушить квашеную капусту отдельно, а затем уже класть ее в супы. Так как витамин С хорошо растворим, надо уменьшать извлечение его из продуктов: избегать промывания квашеной капусты, не хранить очищенные овощи долго в воде.

Витамин А (ретинол) содержится только в продуктах животного происхождения (рыбьем жире, говяжьей печени, печени трески, меньше – в сливочном масле, яйцах и молоке). При тепловой кулинарной обработке обычно сохраняется полностью и только в отдельных случаях содержание его снижается на 10 – 20%.

Преподаватель: Как изменяются минеральные вещества?

Студент: Минеральные вещества, содержащиеся в пищевых продуктах, при кулинарной обработке изменяются мало, но значительная часть их может теряться, переходя в воду при промывании, замачивании и варке продуктов.

Например, при варке мяса извлекается около 50% калия, натрия и хлора, большинство соединений которых хорошо растворимы в воде, и только около 30% кальция, магния, железа и фосфора, значительная часть которых содержится в малорастворимой форме.

При варке овощей потери минеральных веществ могут быть очень велики. Варка овощей в кожуре значительно снижает потери этих веществ. Меньше всего теряется минеральных веществ при варке и жарений паром и в СВЧ-аппаратах. Несколько больше извлекается их при припускании и больше всего при варке продуктов с полным погружением их в жидкость.

Преподаватель: Что нужно сделать для сохранения здоровья?

Студент:

1. Баланс энергии. Должно быть равновесие между поступающей с пищей энергией и энергией, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности.

2. Режим питания. Под режимом питания следует понимать кратность, время и длительность приёма пищи, а также интервалы между приёмами. Учитывается также распределение пищевого рациона по калорийности, составу и массе на протяжении суток.

Важное значение имеет соблюдение необходимых интервалов между отдельными приёмами пищи. С физиологической точки зрения пищу следует принимать вновь не раньше, чем через 4-6 часов.

Продолжительность приёма пищи имеет большое значение и должна составлять не менее 30 минут. Пищу необходимо медленно и тщательно пережёвывать.

3. Максимальное соблюдение рационального питания при каждом приёме пищи. Это значит, что необходимо учитывать не только набор продуктов питания, но и сбалансированность пищи по пищевым веществам в благоприятном для организма соотношении.

4. Наиболее физиологичное распределение количества пищи по её приёмам в течение дня. При 4-разовом питании суточную калорийность рациона целесообразно распределять следующим образом: завтрак-25-30%, лёгкий второй завтрак -10-15%, обед -35-40%, ужин -15-20%. Различные жизненные факторы могут вносить коррективы в такой режим питания.

В основных продуктах питания: мясе, рыбе, яйцах, сыре, мучных изделиях (хлебе, макаронах), крупах содержатся вещества кислотного характера. Их преобладание оказывается на защитных свойствах организма, на устойчивости к неблагоприятным воздействиям.

Ощелачивающее действие оказывают овощи (капуста, свекла, помидоры, морковь, баклажаны, кабачки). Это –источник калия, который усиливает сердечные сокращения, способствует выделению жидкости и избытка хлорида натрия. Много калия в картофеле.

Кальций содержится в молоке, кефире, твороге, сыре, фасоли, петрушке, зелёном луке. Кальций уменьшает аллергические явления, необходим для правильной нервной и мышечной деятельности. На усвояемость кальция большое влияние оказывает обеспеченность организма витамином Д, а также определённое его соотношение с солями фосфора и магния. Наиболее благоприятное соотношение кальция и фосфора 11.5 -2. в макаронах, крупах, хлебе это соотношение1:5. Поэтому эти продукты надо комбинировать с сыром, молоком, овощами.

Программированный контроль знаний

1. Где происходит механическая обработка пищи у человека?

а) В желудке;

б) в ротовой полости;

в) в толстых кишках;

г) в ротовой полости и желудке.

2. Для расщепления крахмала в ротовой полости при температуре тела наряду с измельчением пищи необходимы:

а) ферменты слюны, слабощелочная среда;

б) ферменты слюны, кислая среда;

в) ферменты поджелудочной железы, слабощелочная среда.

3. Расщепление белков в желудке происходит при температуре тела, в присутствии ферментов желудочного сока и в:

а) кислой среде;

б) щелочной среде;

в)кислой среде, в присутствии ферментов желчи.

4. Какие дополнительные условия необходимы для расщепления жиров в двенадцатиперстной кишке при температуре тела в присутствии ферментов сока поджелудочной железы?

а) Кислая среда и наличие желчи;

б) щелочная среда и наличие желчи;

в) кислая среда;

г) щелочная среда.

5. Какие функции выполняет кишечник человека?

а) Секреторную и двигательную;

б) секреторную, двигательную и пищеварительную;

в) секреторную, двигательную, пищеварительную и всасывательную;

г) секреторную и всасывательную.

6. В щелочной среде и при температуре тела ферменты поджелудочного сока действуют на:

а) белки и жиры;

б) жиры и углеводы;

в) белки, жиры и углеводы;

г) углеводы и белки.

7. Какое действие оказывает желчь на питательные вещества?

а) Разделяя жиры на мельчайшие капельки, облегчает их расщепление ферментами пищеварительных соков;

б) расщепляет жиры на жирные кислоты и глицерин;

в) облегчает расщепление белков ферментами пищеварительных соков;

г) облегчает расщепление углеводов ферментами пищеварительных соков

8. Какие продукты образуются при расщеплении белков?

а) Жирные кислоты и глицерин;

б) глюкоза;

в) аминокислоты;

г) аминокислоты и глюкоза.

9. Какие продукты образуются при расщеплении жиров?

а) Жирные кислоты и глицерин;

б) глюкоза;

в) аминокислоты;

г) аминокислоты и глюкоза.

10. Какие продукты образуются при расщеплении сложных углеводов –крахмала и целлюлозы?

а) Жирные кислоты и глицерин;

б) глюкоза;

в) аминокислоты;

г) аминокислоты и глюкоза.

11. Какие продукты конечного распада питательных веществ всасываются в кровь?

а) Жиры;

б) глюкоза, жирные кислоты и глицерин;

в) аминокислоты и глюкоза;

г) жиры и глюкоза.

12. Где у человека образуются характерные для него жиры?

а) В клетках эпителия кишечника;

б) в клетках эпителия ворсинок кишечника;

в) в клетках печени;

г) в полости тонкого кишечника.

Преподаватель: Ребята, на уроках химии вы изучали белки, жиры, углеводы, витамины  и их превращение и значение в организме, сегодня мы обобщили все полученные знания и попытались разобраться, что же происходит с компонентами пищи в процессе кулинарной обработки.

На этом уроке вы получили некоторые сведения, которые окажутся полезными вам в жизни и что питание – это один из важнейших факторов, определяющих здоровье человека, его работоспособность и продолжительность жизни.

Хочется закончить урок словами Гиппократа: «Пусть пища ваша будет вашим лекарством».

Литература:

1. В.Н.Голубев, Т.Б.Цыганова.

Технология продуктов функционального питания

М. «Академия» 2002г.

2. И.И.Грандберг. Органическая химия

    М. «Академия» 2002г.

3. Л.И. Кузобова. Токсиканты в пищевых продуктах

М. «Академия» 2001г.

4. И.А.Рогов, Л.В.Антипова, Н.И.Дунченко, Н.А.Жеребцов.

Химия и пища.

М. «Академия» 2000г.

5. Солтерсовская химия в 4-х классах / Под ред. П.Д.Саркисова, Н.П.Тарасовой, книга 4. Пособие для учителя /. Пер. с англ.

М.: ИКЦ «Академкнига» 2005г.

6. Золотой фонд. Химия.

Гл.ред.Ю.А.Золотов

М. «Дрофа» 2003г.

стр.102-103,110;

стр. 137-139;

стр.221-400; стр.399-590.

7. Энциклопедия. Современное естествознание.

Том 6. Общая химия

Редактор тома Б.М.Булычев

М. «Магистр-Пресс» 2000г.

стр.160.

8. Энциклопедия. Современное естествознание.

Том 8. Молекулярные основы биологических процессов.

Редактор тома Ю.А.Владимиров

М. «Магистр-Пресс» 2000г.

стр.27-333.

Состав пищевых продуктов и их калорийность