Лекции по « Технология товаров »

Лекция  №3

Тема. Общая характеристика пищевого сырья  и продуктов 

 

План лекции:

1. Классификация пищевого сырья, используемого в пищевых отраслях промышленности.
2. Краткая характеристика сырья растительного и животного происхождения.
3. Продукты клеточного строения, жидкие, желеобразные, пастообразные, жирные и стекловидные.
4. Растительные ткани.
5. Ткани животных и рыб.
6. Влияние клеточной структуры на свойства продукта. Действие межклеточных сил.
7. Механические свойства клеточной стенки.
8. Набухание клеток.

 

Сырьем называют вещества природного или синтетического происхождения, используемые в производстве промышленной продукции. По мере развития промышленного производства расширяется сырьевая база, появляются новые виды сырья.

Исходным материалом многих производств является сырье, подвергнутое ранее промышленной переработке, называемое полуфабрикатом.  Полуфабрикат - это продукт, изготовленный на одном участке производства и используемый для выработки продукции на другом участке. Полуфабрикат нередко выступает в качестве готовой продукции. Так, пряжа является готовой продукцией прядильного производства, а на комбинате, где она перерабатывается в готовую ткань - полуфабрикат.

 

1. Классификация  пищевого сырья, используемого  в пищевых отраслях

Пищевое сырье  в большинстве – скоропортящиеся продукты, легко изменяющиеся под действием физических факторов, во многих случаях с высокой начальной стоимостью. Эти особенности пищевого сырья требуют, чтобы при его переработке предусматривались и соблюдались во время всего процесса меры по предотвращению порчи продукта. Режимы обработки, с одной стороны, должны быть наиболее щадящими, обеспечивающими достижение определенной цели обработки, а с другой – минимально воздействовать на свойства продукта, при этом должен обеспечиваться максимальный выход готового продукта из единицы сырья.

Пищевые отрасли перерабатывают огромное количество сырья – от простых минеральных соединений до живых организмов. Естественно, что  для направленной обработки столь  сильно различающегося по свойствам  сырья необходимо использовать разнообразные  технологические операции, существенно  различающиеся по формам воздействия, интенсивности и характеру подведения энергии к обрабатываемым материалам.

 Все сырье по происхождению  можно разделить на две большие  группы:

• органическое:
• растительное;
• животное;
• неорганическое.

 

Классификация пищевого сырья

• Овощи        
• Плоды
• Зерновые культуры
• Масличные культуры
• Медоносные растения
• Технические культуры

 

2. Краткая характеристика  сырья растительного и животного  происхождения

Сырье растительного и  животного происхождения заметно  различается по пищевой ценности в широком смысле этого слова, то есть по его роли в питании  человека. Продукты животного происхождения: мясо, рыба, молоко, яйца по химическому составу наиболее приближены к потребностям живого организма, прежде всего к потребностям человека. В количественном отношении их требуется меньше для покрытия расходов организма, помимо этого с ними поступают наиболее важные для организма соединения (ферменты, незаменимые аминокислоты, микроэлементы) в наиболее усвояемой для него форме. Но не стоит умолять значения растительного сырья для организма. С продуктами растительного происхождения в организм поступает большое количество витаминов и микроэлементов.

Однако пищевые  продукты животного происхождения прекрасно усваиваются не только высшими, но и низшими организмами (микроорганизмами) и практически все являются скоропортящимися. Это накладывает определенный отпечаток на производство, который нельзя не учитывать. Критерием эффективности производства, перерабатывающего сырье животного происхождения, является максимальная его экономия, выработка максимума продукции из единицы сырья. Растительные продукты тоже являются неплохой пищей для микроорганизмов, но способы сохранения их более легкие и менее дорогие.

 

3. Продукты клеточного  строения

В середине XIX столетия Т. Шванн  сформулировал клеточную теорию (1838). Он обобщил имевшиеся знания о клетке и показал, что клетка представляет основную единицу строения всех живых организмов, что клетки животных и растений сходны по своему строению. Эти положения явились важнейшими доказательствами единства происхождения всех живых организмов, единство всего органического мира. Т. Шванн внес в науку правильное понимание клетки как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы живого: вне клетки нет жизни.

Изучение химической организации  клетки привело к выводу, что именно химические процессы лежат в основе ее жизни, что клетки всех организмов сходны по химическому составу, у них однотипно протекают основные процессы обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток еще раз подтвердили единство всего органического мира.

Современная клеточная теория включает следующие положения:

• клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
• клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
• размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
• в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

К продуктам клеточного строения, или волокнистым пищевым продуктам, относят пищевые продукты, содержащие волокнистые структуры, образующие нерегулярный каркас (сетку), определяющий в основном консистенцию продукта.

Говоря о продуктах  клеточного строения животного происхождения, подразумевается мышечные ткани  животных. Структура продуктов растительного  происхождения образована растительными  волокнами. В большинстве случаев  волокна, образующие структурный каркас продукта, имеют большую прочность  сравнительно с другими его частями, что является определяющим фактором для его структурно-механических свойств. Структурно-волокнистая сетка  имеет нерегулярный характер, её образование  зависит от вида, возраста, созревания продукта, так что прочностные  свойства и консистенция продукта одного вида, возраста могут варьировать  в широких пределах.

В процессе обработки, например, измельчении, клеточная структура  продуктов разрушается, и их можно  рассматривать как типичные дисперсные системы.

К жидким продуктам относятся продукты, которые легко растекаются при комнатной температуре. Типичными жидкими продуктами являются молоко, соки, различные напитки, а также сиропы, некоторые соусы. Также к ним относятся продукты с заметными включениями твердых частиц: соки с фруктовой мякотью, пюре и т.д.

Наиболее характерным  фактором, определяющим свойства жидких пищевых продуктов, является вязкость.

К желеобразным продуктам относятся: фруктовые желе, желатиновые десерты, творог и другие, состоящие в основном из полимерных углеводов (крахмал, агар) или из белков (глобулин, желатин).

Качество этих веществ  определяются их желеобразующей способностью при определенной концентрации в воде. В значительной степени это зависит от функциональных свойств гелей.

К пастообразным  продуктам относятся макароны, вермишель, другие продукты, полученные путем экструдирования через отверстия холодного теста, состоящего из муки и воды. К пастообразным продуктам относится некоторые грубоизмельченные продукты из растительного сырья, сохранившие в основном клеточную структуру.

К жирным пищевым  продуктам относят сливочное масло, маргарин, шоколад, майонез, мороженое и другие продукты. Большое содержание жира в этих продуктах определяет их структуру, что и является причиной их выделения в отдельную группу.

Типичным стекловидным продуктом  является леденцовая карамель. Это  аморфный продукт, состоящий из застывших  перенасыщенных сахарных сиропов, обладающий низкой эластичностью (упругостью), разламывающийся  под действием избыточного напряжения, то есть обладающий типичными свойствами стекла.

 

4. Растительные ткани

Основу растительных тканей составляют клетки.

Клетка - мельчайшая жизнеспособная единица живого организма, это элементарный организм, основная частица, которая сохраняет все возможности целого организма. Клетка может существовать как самостоятельный организм (одноклеточные водоросли) или же формировать многоклеточные организмы, в которых они выполняют различные функции. Клетка наделена всеми признаками жизни, среди которых важнейшими являются:

• запасание и преобразование энергии. В хлоропластах происходит превращение энергии солнечного света в энергию химических веществ, например, крахмала. В митохондриях энергия химических веществ превращается в энергию АТФ. Синтез молекул, необходимых для построения жизненно важных структур, например, синтез белков осуществляется с помощью рибосом;
• с первыми признаками связано свойство живых организмов - энергозависимость. Живые организмы могут существовать только тогда, когда в них поступает энергия и питательные вещества извне;
• размножение (деление), присущее как клетке в целом, так и отдельным ее органоидам: ядру, хлоропластам, митохондриям. В основе лежит процесс образования новых молекул и структур, который обусловлен информацией, заложенной в ДНК. Точнее это свойство живых организмов называется самовоспроизведением. Это свойство помогает сохранить жизнь во времени, т.к. продолжительность жизни организмов ограничена;
• наследственность и изменчивость также отличают живое от неживого. Наследственность - способность организмов передавать признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Изменчивость - способность организмов приобретать новые признаки и свойства;
• дифференциация, в результате которой клетка не только увеличивается в размерах, но и создает различные ткани. А из дифференцированных видов тканей строятся органы растений и, следовательно, разнообразные виды растений.
• движение клеточного содержимого, которое является формой проявления раздражимости. Раздражимость - реакции живых организмов на внешнее воздействие;
• приспособительные реакции, обеспечивающие сохранность клеточных структур, оптимальные условия их работы в меняющихся условиях среды и помогающие осуществлять клетке восстановительные процессы.

Растительная клетка достаточно сложно устроена. Клетка состоит из трех частей: клеточной стенки, протопласта и вакуоли. В протопласте выделяют цитоплазму и структурные компоненты - органоиды (рис. 1).

Рис. 1. Схема строения растительной клетки: 1 - цитоплазма, 2 - ядро с хроматином, 3 - митохондрии, 4 - хлоропласты, 5 - хромопласты, 6 - крахмальные зёрна, 7 - аппарат  Гольджи, 8 - эндоплазматическая сеть, 9 - вакуоли с включениями, 10 - клеточная стенка, 11 - срединная пластинка.

 

Клеточная стенка состоит из полисахарида целлюлозы. В состав могут входить вода, белки, минеральные соли, липиды, пигменты и особые вещества, придающие ей водонепроницаемость и прочность. Целлюлозные волокна расположены достаточно рыхло и свободно пропускают воду и небольшие молекулы. Между волокнами располагаются молекулы матрикса, это пектиновые вещества или пектины. В целлюлозной оболочке может находиться полимер лигнин, придающий жесткость и прочность, а также жироподобные вещества (воска, суберин), выполняющие защитную функцию, предотвращая потерю воды. В клеточной стенке имеются поры, через которые проходят тяжи цитоплазмы, окруженные мембраной, из клетки в клетку (они называются плазмодесмами). Целлюлозная оболочка выполняет защитную функцию, придает клетке форму, играет роль механического каркаса.

Протопласт живой клетки составляют ядро и цитоплазма.

Цитоплазма - это внутренняя среда клетки. Жидкая фаза цитоплазмы может быть жидкой или желеобразной в зависимости от комплекса растворенных в воде органических и неорганических соединений. В цитоплазме имеются микроскопические белковые нити, составляющие цитоскелет, к которому прикреплены органоиды клетки. Цитоплазма обладает эластичностью и вязкостью, может активно двигаться. В ней протекают различные биохимические процессы, откладываются вещества в запас. Цитоплазматические тяжи - плазмодесмы - обеспечивают перенос нужных веществ из клетки в клетку. В цитоплазме расположены мембранные и немембранные органоиды, объединенные ею в единый комплекс.

Мембраны окружают многие органоиды. Биологические мембраны называют элементарными, они имеют сходное строение.

Функции мембран чрезвычайно  важные:

• защитная (отграничивает содержимое клетки от наружной среды);
• регуляторная (осуществляет обмен веществ, так как обладает полупроницаемостью);
• транспортная (перенос веществ активным или пассивным транспортом в клетку);
• рецепторная (на мембране имеются рецепторные молекулы);
• энерготрансформирующая (преобразование электрической энергии в химическую);
• мембраны обеспечивают взаимосвязь клеток через образование межклеточных контактов.