Пищевая химия - Food chemistry

"Пищевая химия" перенаправляется сюда. Для журнала см. Пищевая химия (журнал).

Пищевая химия это изучение химический процессы и взаимодействия всех биологических и небиологических компонентов пищевых продуктов.[1][2] К биологическим веществам относятся такие предметы, как мясо, домашняя птица, латук, пиво, молоко в качестве примеров. Это похоже на биохимия в его основных компонентах, таких как углеводы, липиды, и белок, но также включает такие области, как вода, витамины, минералы, ферменты, пищевые добавки, ароматы, и цвета. Эта дисциплина также включает в себя изменение продуктов при определенных переработка пищевых продуктов техники и способы их усиления или предотвращения. Примером улучшения процесса может быть стимулирование ферментации молочный продукты с микроорганизмы это преобразовать лактоза к молочная кислота; примером предотвращения процесса может быть остановка потемнение на поверхности свежесрезанного яблоки с помощью лимон сок или другое подкисленная вода.

История пищевой химии

Научный подход к еде и питание возник с вниманием к агрохимия в работах Дж. Г. Валлериус, Хэмфри Дэви, и другие. Например, Дэви опубликовал Элементы агрохимии в курсе лекций для Совета по сельскому хозяйству (1813) в Соединенном Королевстве, который послужит основой для профессии во всем мире, готовится к пятому изданию. Более ранние работы включали это Карл Вильгельм Шееле кто изолировал яблочная кислота из яблок в 1785 г.

Некоторые выводы Либих по пищевой химии были переведены и опубликованы Эбен Хорсфорд в Лоуэлле, штат Массачусетс, в 1848 году.[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 было связано с качеством продуктов питания, в основном продуктов питания. фальсификация и проблемы с загрязнением, которые сначала возникли в результате преднамеренного заражения, а затем - химическими веществами. пищевые добавки к 1950-м годам. Развитие колледжи и университеты во всем мире, в первую очередь в Соединенных Штатах, также расширит химию пищевых продуктов за счет исследований пищевых веществ, в первую очередь Однозерновой эксперимент в течение 1907-11 гг. Дополнительное исследование Харви В. Вили на Министерство сельского хозяйства США в конце 19 века сыграет ключевую роль в создании Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в 1906 г. Американское химическое общество установят свои Отделение сельскохозяйственной и пищевой химии в 1908 г. Институт пищевых технологов установят свои Подразделение пищевой химии в 1995 г.

Концепции пищевой химии часто берутся из реология, теории явления переноса, физический и химическая термодинамика, химические связи и силы взаимодействия, квантовая механика и кинетика реакции, биополимерная наука, коллоидные взаимодействия, зарождение, стеклование и замерзающие / неупорядоченные или некристаллические твердые тела, и, таким образом, Физическая химия продуктов питания в качестве фундамента.[5][6]

Вода в пищевых системах

Основная статья: Вода

Основным компонентом пищи является вода, которая может составлять от 50% мясо продуктов до 95% в латук, капуста, и помидор товары. Это также отличное место для бактериальный рост и порча пищи при неправильной обработке. Один из способов измерения этого в пище - активность воды что очень важно для срока хранения многих пищевых продуктов во время обработки. Один из ключей к консервирование продуктов питания в большинстве случаев это уменьшение количества воды или изменение ее характеристик для увеличения срока хранения. Такие методы включают обезвоживание, замораживание, и охлаждение[7][8][9][10] Это поле включает в себя «физико-химические принципы реакций и преобразований, которые происходят во время производства, обработки и хранения пищевых продуктов».[11] .

Углеводов

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

Наиболее распространенный из известных человеческих углеводов - это 75% биологического мира и 80% всей пищи, потребляемой человеком. Сахароза[нужна цитата ]. Самый простой вариант углеводов - это моносахарид который содержит углерод, водород, и кислород в соотношении 1: 2: 1 по общей формуле CпЧАС2nОп где n не менее 3. Глюкоза является примером моносахарида как есть фруктоза. В сочетании так, как показано на изображении справа, сахароза, один из наиболее распространенных сахар продукты, содержащиеся в растениях, образуются.

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

Содержание сахара обычно измеряется в градусах. Брикс.

Липиды

Основная статья: Липид

Термин липид включает в себя широкий спектр молекулы и до некоторой степени является ловушкой для относительно нерастворимых в воде или неполярный соединения биологического происхождения, в том числе воск, жирные кислоты (включая незаменимые жирные кислоты ), фосфолипиды, полученные из жирных кислот, сфинголипиды, гликолипиды и терпеноиды, такие как ретиноиды и стероиды. Некоторые липиды линейны алифатический молекулы, а другие имеют кольцевую структуру. Некоторые ароматный, а другие нет. Некоторые из них гибкие, а другие жесткие.

Большинство липидов содержат полярный характер в дополнение к тому, что он в значительной степени неполярный. Как правило, основная часть их структуры неполярна или гидрофобный («водобоязненный»), что означает, что он плохо взаимодействует с полярными растворителями, такими как вода. Другая часть их строения полярная или гидрофильный («любящий воду») и будет ассоциироваться с полярными растворителями, такими как вода. Это делает их амфифильный молекулы (имеющие как гидрофобные, так и гидрофильные части). В случае холестерин, полярная группа представляет собой просто -ОН (гидроксил или алкоголь).

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

Пищевые белки

Основная статья: Белок (нутриент)

Белки составляют более 50% сухой массы средней живой клетки.[нужна цитата ][требуется разъяснение ] и представляют собой очень сложные макромолекулы. Они также играют фундаментальную роль в структуре и функциях клеток.[12] Состоит в основном из углерода, азота, водорода, кислород, и немного сера, они также могут содержать утюг, медь, фосфор, или же цинк.

В пище белки необходимы для роста и выживания, и требования варьируются в зависимости от возраста человека и физиология (например, беременность). Белок обычно получают из животных источников: яйца, молоко, и мясо. Орехи, зерна и бобовые обеспечить растительные источники белка и соединение белков растительных источников используется для достижения полный белок нормы питания из овощей.

Чувствительность к белкам как пищевая аллергия обнаруживается с ELISA тест.

Ферменты

Основная статья: Фермент

Ферменты биохимические катализаторы используется 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, в том числе выпечка, пивоварение, молочный, и фруктовые соки, чтобы сделать сыр, пиво, и хлеб.

Витамины

Основная статья: Витамин
Рибофлавин (витамин B2), вода.

Витамины есть питательные вещества требуется в небольших количествах для основных метаболических реакций в организме. Они расщепляются с пищей как водорастворимые (Витамин С ) или же толстый -растворимый (Витамин Е ). Достаточное количество витаминов может предотвратить такие заболевания, как: бери-бери, анемия, и цинга в то время как передозировка витаминов может вызвать тошнота и рвота или даже смерть.

Минералы

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. Сыпучие минералы с Эталонное суточное потребление (RDI, ранее рекомендованная суточная доза (RDA)) более 200 мг / день являются кальций, магний, и калий в то время как важные микроэлементы (RDI менее 200 мг / день) - это медь, железо и цинк. Они содержатся во многих продуктах питания, но их также можно принимать в составе пищевых добавок.

Цвет

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 Келлога Замороженные петли. Карамель - натуральный пищевой краситель; промышленная форма, карамельный краситель, является наиболее широко используемым пищевым красителем и содержится в продуктах питания от безалкогольных напитков до соевого соуса, хлеба и соленья.

Ароматизаторы

Основная статья: Вкус

Вкус пищи важен в том, как она пахнет и вкусы для потребителя, особенно в сенсорном анализе. Некоторые из этих продуктов встречаются в природе, например соль и сахар, но химики ароматизаторов (так называемый "ароматизатор ") развивают многие из этих ароматизаторов для пищевых продуктов. Такие искусственные ароматизаторы включают метил салицилат что создает грушанка запах и молочная кислота, придающие молоку терпкий вкус.

Пищевые добавки

Основная статья: Пищевая добавка

Пищевые добавки - это вещества, добавляемые в пищу для сохранения аромата или улучшения вкуса или внешнего вида. Процессы стары как добавление уксус за маринование или как эмульгатор за эмульсия смеси, подобные майонез. Обычно они перечислены как "Номер E " в Евросоюз или же ГРАС ("общепризнанно безопасным ") США Управление по контролю за продуктами и лекарствами.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Джон М. де Ман, 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) Либиха Исследования химии пищи и движения соков в организме животных, Лоуэлл, Массачусетс
  4. ^ Proc. Soc. Аналит. Chem p. 234
  5. ^ Питер Вальстра. 2003 г. 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. ^ Питер Вальстра. 2003 г. 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 г. 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 прессе)
  11. ^ Питер Вальстра. 2003 г. Физическая химия продуктов питания. Marcel Dekker, Inc .: Нью-Йорк, 873 стр.
  12. ^ Совет по продовольствию и питанию Институт медицины (2005) Рекомендуемая диета для Белки и аминокислоты, стр. 685, из Национальная академия прессы

Библиография

  • Феннема, О.Р., Ред. (1985). Химия пищевых продуктов - второе издание, переработанное и дополненное. Нью-Йорк: Marcel Dekker, Inc.
  • Фрэнсис, Ф.Дж. (2000). «Харви В. Уайли: пионер в области пищевой науки и качества». В Век пищевой науки. Чикаго: Институт пищевых технологий. С. 13–14.
  • Поттер, Н. и Дж. Гочкис. (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: C.K. Смоли (c / o CRC press, Inc.).

внешняя ссылка