anglevandeniai
ANGLEVANDENIAI
Tai labiausiai paplitę organiniai junginiai. Ypač daug jų yra augalinės kilmės produktuose. Krakmolą, cukrų, medų sudaro vien tik angliavandeniai. Kituose produktuose – miltuose, bulvėse, vaisiuose – angliavandeniai yra vyraujantis komponentas.
Angliavandeniai sudaryti iš anglies, vandenilio, deguonies. Žmogaus organizme jie lengvai suskyla į anglies dioksidą bei vandenį ir atpalaiduoja nemažai energijos. Jie yra ne tik energetinė, bet ir statybinė medžiaga, nes vartojami kai kurių rūgščių, fermentų sintezei.
Angliavandeniai yra svarbiausias žmogaus maisto komponentas, kai kurių angliavandenių organizmas negali pasisavinti. Pvz.: krakmolas virškinimo trakte, vveikiamas fermentų, skyla į vis mažesnės molekulinės masės junginius – į dekstrinus – maltozę – gliukozę, kuri rezorbuojama į kraują. Gliukozė gali būti kaupiama kepenyse glikogeno pavidalu. Jos su krauju patenka į smegenis, raumenis bei kitus organus, o perteklius organizme lengvai virsta riebalais.
Žmogui per parą vidutiniškai reikia 400 – 500 g angliavandenių, iš jų 350 – 400 g krakmolo, 50 – 100 g cukrų ir 25 g kitų angliavandenių. Dirbant sunkų fizinį darbą, angliavandenių reikia daugiau.
Visi angliavandeniai skirstomi į monosacharidus, ooligosacharidus ir polisacharidus. Monosacharidai yra paprasti angliavandeniai. Juose yra tik viena molekulė, bet ne mažiau kaip 3 anglies atomai. Oligosacharidai – sudėtingesni angliavandeniai. Jie sudaryti iš 2 – 6 monosacharidų. Polisacharidai – sudėtingi angliavandeniai, nepanašūs į cukrų. Vieno polisacharidai (krakmolas, iinulinas, glikogenas) yra skaldomi žmogaus virškinimo trakte į paprastesnius angliavandenius (disacharidus, po to į monosacharidus), o kiti (ląsteliena, hemiceliuliozė) – neskaldomi. Neskaldomi polisacharidai vadinami skaidulinėmis medžiagomis. Be to, polisacharidams priskiriamos pektininės medžiagos.
Mono- ir disacharidai yra saldūs, todėl vadinami bendru terminu – cukrūs.
Monosacharidai. Kaip maistas svarbios yra heksozės (gliukozė, fruktozė ir galaktozė). Jų molekulėje yra po 6 anglies atomus. Jų formulė – C6H12O6. šie monosacharidai yra saldūs ir tirpūs vandenyje. Juos lengvai įsisavina žmogaus organizmas.
Gliukozė (vynuogių cukrus) yra labai paplitusi gamtoje. Jos randama vaisiuose, daržovėse, meduje. Molekulės įeina į sudėtingų junginių – sacharozės, krakmolo, ląstelienos – sudėtį. Pramonėje gliukozė yra gaunama hidrolizuojant (skaldant) krakmolą. Ji vartojama konditerijos pramonėje, taip pat askorbino rūgščiai gaminti. Gliukozė yra svarbiausias smegenų energijos šaltinis,todėl jos ttirpalai yra vaistai.
Fruktozė (vaisių cukrus) taip pat paplitusi, kaip ir gliukozė. Meduje yra apie 35 fruktozės. Jos randama vaisiuose, daržovėse, taip pat polisachariduose (inulinė ir kt.). ją organizmas kengvai įsisavina. Pramonėje frukozė gaunama iš inulino.
Galaktozė (grynos) gamtoje nerasta. Ji yra oligosacharidų (laktozės ir kt.) bei polisacharidų (pektininių medžiagų, hemiceliuliozės) sudedamasis komponentas. Pramonėje galaktozė gaunama iš laktozės.
Monosacharidams priklauso taip pat pentozė (jų molekulėje yra 5 anglies atomai): ribozė, arabinozė, ksilozė. Jos yra sudėtingesnių junginių komponentas.
Monosacharidams būdingos kai kurios bendros savybės. Jie ggeba rūgti. Veikiant mielėms, iš monosacharidų susidaro spiritas ir anglies dioksido dujos, o veikiant pienarūgštėms bakterijoms – pieno rūgštis. Ši savybė plačiai naudojama maisto produktų gamybos technologijoje (daržovėms, pienui rauginti, vynui gaminti ir kt.). veikiamos fermentų, heksozės pereina iš vienos formos į kitą, pvz.: gliukozės virsta fruktoze, ir atvirkščiai.
Oligosacharidai. Jiems priklauso disacharidai, trisacharidai ir kt. Maisto produktuose dažniausiai esti disacharidų. Bendra formulė – C12H22O11. jie sudaryti iš dviejų monosacharidų.
Labiausiai paplitę šie disacharidai : sacharozė, laktozė, maltozė, trehalozė. Jie yra saldūs ir lengvai pasisavinami žmogaus organizmo.
Sacharozė (cukrinių runkelių ar cukranendrių cukrus) labai paplitusi įvairiuose augaluose. Kai kuriuose ji kaupiasi dideliais kiekiais – cukriniuose runkeliuose (iki 24), cukranendrėse (iki 26), bananuose, slyvose, morkose. Grynos sacharozės gaunama iš cukrinių runkelių iš cukranendrių smulkaus cukraus ir rafinado pavidalo. Ji yra plačiai vartojamas maisto produktas.
Veikiama fermento ir rūgščių, sacharozė hidrolizuojasi ir susidaro gliukozė bei fruktozė.sacharozės hidrolizės procesas vadinamas inversija, o mišinys, kuris susideda iš gliukozės ir fruktozės lygių dalių – invertuotu cukrumi. Inversija naudojama dirbtiniam medui, sirupui gauti. Inversija vyksta verdant uogienę, gaminant karamelę, marmeladą ir kt. gaminius. Tiesiogiai veikiama mielių, sacharozė nerūgsta. Rūgimas prasideda sacharozei suskilus į fruktozę ir gliukozę.
Maltozės (salyklo cukraus) gamtoje nerasta, bet ji susidaro hidrolizuojantis krakmolui, taip pat salykle (sudygusiuose ggrūduose). Veikiama rūgščių ir fermentų, maltozė skyla ir susidaro dvi gliukozės molekulės. Kaip ir sacharozė, ji rūgsta tik suskilus į monosacharidus.
Laktozės (pieno cukraus) randama piene. Karvės piene jos yra apie 4,7%. Laktozei hidrolizuojantis, susidaro gliukozė ir galaktozė. Pienarūgštės bakterijos raugina laktozę ir susidaro pieno rūgštis. Šia laktozės savybe yra paremta pienarūgščių produktų gamyba. Kristalinė laktozė gaminama iš pieno išrūgų ir naudojama farmacijoje.
Trehalozės (grybų cukraus) būna kepimo mielėse, grybuose, kai kuriuose dumbliuose. Trehalozę sudaro dvi gliukozės molekulės. Veikiama mielių, trehalozė rūgsta.
Maisto produktuose randama ir kai kurių trisacharidų, kai, pavyzdžiui, rafinozės. Jos būna cukriniuose runkeliuose, saulėgrąžų sėklose, sojose, žirniuose. Hidrolizuojantis rafinozei, susidaro gliukozė, fruktozė ir galaktozė.
Cukrūs yra ne vienodo saldumo. Ši savybė nustatoma organoleptiškai – reaguojant į tam tikros koncentracijos vandeninį tirpalą. Nustatyta, kad sacharozės saldumą prilyginus 100, fruktozės saldumas būtų 173, invertuoto cukraus – 130, gliukozės – 74, maltozės – 32, galaktozės – 32, rafinozės – 23, laktozės – 16. sacharinas saldesnis 400 kartų, o kai kurie augalinės kilmės saldūs baltymai net 750 – 1000 kartų saldesni už sacharoze.
Polisacharidai yra sudėtingi angliavandeniai. Jie sudaryti iš daugybės paprastų angliavandenių molekulių ir dar vadinami nepanašiais į cukrų angliavandeniais , nes yra nesaldūs. Šiems angliavandeniams priskiriami krakmolas , glikogenas, inulinas, ląsteliena (celiuliozė), hemiceliuliozė(pusiau lląsteliena), pektininės medžiagos. Visi polisacharidai, veikiami rūgščių, hidrolizuojasi ir susidaro monosacharidai. Kai kurie polisacharidai vandenyje netirpsta, bet sudaro koloidinius tirpalus. Polisacharidų labai daug augaliniuose maisto produktuose.
Krakmolas (C6H10O5)n yra svarbiausias polisacharidas žmogaus mitybai. Jo randama augaluose krakmolo savybės ir cheminė sandara nevienoda. Ypač daug krakmolo grūduose, bulvėse, ankštinių augalų sėklose. Pramonėje gaminamas krakmolas iš kukurūzų, ryžių, bulvių ir kt. Bulvių krakmolo grūdai stambūs, apvalūs arba ovalūs, o ryžių – smulkūs, kiek kampuoti.
Krakmolas geba sugerti vandenį ir išbrinkti, bet netirpsta. Šiltame vandenyje sudaro tirštą, klampų koloidinį tirpalą, vadinamą kleisteriu. Bulvių krakmolas kleisterizuojasi 62,5C, ryžių – 61,2C temperatūros vandenyje.
Krakmolo grūdai sudaryti iš angliavandenių (96,1 – 97,6%) ,mineralinių medžiagų (0,2 – 0,7%) ir riebiųjų rūgščių ( iki 0,6 %). Angliavandeniai sudaryti iš dviejų polisacharidų – amilozės ir amilopektino – skirtingų savo savybėmis. Karštame vandenyje amilozė tirpsta, o amilopektinas brinksta ir sudaro kleisterį. Amilozė ir amilopektinas yra sudaryti iš gliukozės molekulių, bet nevienodai susijungusių . amilozės ir amilopektino santykis nevienodas įvairios kilmės krakmole. Krakmole vidutiniškai būna 17 – 24% amilozės ir 76 – 83% amilopektino.
Krakmolo savybė brinkti ir kleisterizuotis naudojama kisieliams, padažams gaminti.
Krakmolo kleisteris per ilgesnį laiką sensta, keičia savo struktūrą ir pamažu suyra. Ši jo savybė pasireiškia, kai ilgainiui keičiasi duonos minkštimo
struktūra.
Glikogenas (gyvulinis krakmolas) kaupiasi gyvulių kepenyse, raumenyse kaip maisto medžiagų rezervas, naudojamas darbo procese. Glikogeną sudaro apytikriai 30 tūkstančių gliukozės molekulių. Jis tirpsta šiltame vandenyje ir sudaro koloidinį tirpalą. Glikogenas hidrolizuojasi, kaip ir krakmolas, sudarydamas dekstrinus, po to maltozę ir galiausiai – gliukozę.
Inulino randama tik kai kuriuose augaluose. Jo daug topinambuose (žieminės bulvės), cikorijoje ir kt. Inulinas, kaip ir glikogenas, sudaro koloidinį tirpalą. Veikiamas rūgščių arba fermentų, inulinas pereina į fruktoze.
Ląsteliena (celiuliozė) – labai paplitusi organinė medžiaga. Iš jos ssudaryti augalų dengiamieji audiniai, ląstelių sienelės. Ląstelienos daugiausia grūdų luobelėse , vaisių ir daržovių odelėje. Medienoje ląstelienos yra 50 – 70%, o medvilnėje – iki 90%. Perdirbtuose maisto produktuose ląstelienos nedaug. Ji netirpsta vandenyje, taip pat silpnose rūgštyse bei šarmuose. Veikiama stiprių rūgščių, ji hidrolizuojasi ir susidaro gliukozė.
Žmogaus organizmas ląstelienos neįsisavina, nes neturi fermentų, kurie ląstelieną skaldytų. Ląsteliena, kaip ir kitos skaidulinės medžiagos – hemiceliuliozė, pektinas ir kt., – yra svarbi mitybai. Per parą žmogus turėtų gauti apie 25g sskaidulinių medžiagų. Jos absorbuoja vandenį bei kai kurias organines medžiagas, tulžies rūgštis, ir taip skatina žarnyno veiklą. Įvairios skaidulinės medžiagos veikia nevienodai. Pavyzdžiui, ląsteliena sujungia amoniaką, susidarantį žarnyne, manoma, kad ląstelienos trūkumas vienas iš veiksnių, skatinančių susirgti cukralige, ateroskleroze, ischemine šširdies liga. Kadangi ląsteliena svarbi mitybai, į maisto produktus dedama medžiagų, kuriose daug ląstelienos (į duoną sėlenų, daržovių bei vaisių išspaudų ir kt.).
Hemiceliuliozė (pusiau ląsteliena), kaip ir ląsteliena, netirpsta vandenyje, bet hidrolizuojasi veikiama silpnų rūgščių bei šarmų. Veikiant rūgštims, hemiceliuliozė sudaro monosacharidus – pentozes ir hektozes. Hemiceliuliozė yra ląstelienos palydovė. Jos yra tose augalų dalyse, kur yra ir ląstelienos.
Penktinės medžiagos savo struktūra skiriasi nuo krakmolo ,ląstelienos ir kitų polisacharidų. Jas sudaro galaktozės dariniai .Pektininių medžiagų yra vaisiuose, uogose, daržovėse. Antai pektininių medžiagų burokėliuose yra vidutiniškai 1,1 juoduose serbentuose – 1,1 slyvose – 0,9 agrastuose, žemuogėse, abrikosuose, persikuose – 0,7% ir kt.
Pektininės medžiagos – protopektinas, pektinas ,pektino rūgštys. Jos priklauso negrubioms skaidulėms medžiagoms ir pasižymi tuo, jog mažina ccholesterino kiekį kraujyje, šalina iš organizmo riebalines medžiagas. Be to, pektinas lengvai jungiasi su sunkiųjų metalų druskomis, todėl vartojamas nuo apsinuodijimų.
Šias pektininių medžiagų savybes įvertinus, gaminami produktai (pektininis gėrimas, kisielius ir kt.) su pektinu. Svarbi pektino savybė sudaryti drebučius, esant organinėms rūgštims ir cukrui. Ši savybė naudojama gaminant marmeladą, pastilę, drebučius, džemą. Kai kurių daržovių (burokėlių ir kt.) pektinas neturi savybės ir nesudaro drebučių.
LIPIDAI
Tai organiniai junginiai, kuriuos sudaro riebalai ir į juos panašios medžiagos, vadinamos lipoidais. Lipoidams priskiriami fosfolipidai, vvaškai, sterinai ir kt. junginiai.
Lipidai beveik netirpsta vandenyje, bet gerai tirpsta organiniuose tirpikliuose – eteryje, acetone, chloroforme, benzole, etilo alkoholyje.
Jų daugiausia augalų sėklose, riešutų branduoliuose, gyvų organizmų riebaliniame, nervų ir kt. audiniuose, piene. Maisto produktuose riebalų esti nevienodai. Augaliniai aliejai, sviestas, margarinas, kulinariniai riebalai, taukai, galima sakyti, yra riebalų koncentratai (80 –90% riebalų). Riebalų daug šokolade, chalvoje, bet visai nėra riebalų cukruje, krakmole ir kt. produktuose. Maisto produktuose paprastai kartu su riebalais yra ir lipoidų.
Lipidų yra visose žmogaus organizmo ląstelėse, todėl būtina jų gauti su maistu. Žmogus su riebalų komponentais esminių riebiųjų rūgščių, kurių organizmas negeba pasigaminti, taip pat riebaluose tirpių vitaminų, fosfolipidų, sterinų ir kitų biologiškai veikliųjų medžiagų. Lipidai yra svarbūs organizmo imuninėms reakcijoms, raumenų susitraukimui. Jie sudaro apsaugines dangas, kurios saugo organizmą nuo šalčio, drėgmės, mechaninio pažeidimo. Lipidai – svarbus energijos šaltinis.
Vidutinio amžiaus (30 –39 m) žmonėms, dirbantiems vidutinio sunkumo darbą, per parą reikėtų suvartoti : moterims 95, vyrams – 114 g riebalų. Pagal sveikos mitybos teoriją reikėtų atsižvelgti į polinesočiųjų – sočiųjų riebiųjų rūgščių santykį. Trečdalį viso vartojamų riebalų kiekio turėtų sudaryti augaliniai riebalai. Vyresniems žmonėms kiek kitokios rekomendacijos – augalinių ir gyvulinių riebalų santykis turėtų būti 1:1.
Riebalai yra triatomio spirito glicerino – C3H5(OH)3 ir riebiųjų rūgščių eesteriai, vadinami trigliceridais. Maisto produktų riebaluose paprastai esti 2 arba 3 riebiosios rūgštys. Įvairiuose riebaluose vyrauja vienokios arba kitokios riebiosios rūgštys. Pavyzdžiui, galvijų taukuose vyrauja oleino, o saulėgrąžų aliejuje – linolinė rūgštys. Trigliceridų bendra formulė:
kur R1, R2, R3 – riebiosios rūgštys. Maistiniuose riebaluose glicerinas sudaro apie 10%, o riebiosios rūgštys – apie 90% triglicerido molekulės masės. Riebiosios rūgštys lemia riebalų savybes ir maistinę vertę. Žinoma apie 70 įvairių riebiųjų rūgščių. Jos skirstomos į sočiąsias, nesočiąsias ir polinesočiąsias. sočiosios riebiosios rūgštys yra palmitino ir stearino, nesočiosios – oleino ir polinesočiosios – linolinė, linoleno, arachido ir kt. Sočiosios riebiosiose rūgštyse visi anglies valentiniai ryšiai yra prisotinti. Jų bendra formulė yra CnH2n+ 1COOH. Dauguma šių rūgščių yra kietos. Nesočiosios riebiosios rūgštys turi laisvus anglies valentinius ryšius arba dvigubas jungtis, todėl geba prisijungti atomus. Pvz.: oleino rūgštis C17H33COOH yra su viena dviguba jungtimi. Kitos nesočiosios riebiosios rūgštys būna su dviem, trimis, keturiom, ar net penkiomis dvigubomis jungtimis. nesočiosios riebiosios rūgštys kambario temperatūroje esti skystos.
Riebalai pagal kilmę skirstomi į augalinius , vadinamus aliejais, ir gyvulinius (taukai, lajus, sviestas). Augaliniuose riebaluose vyrauja nesočiosios riebiosios rūgštys, todėl jie yra skysti. Gyvuliniuose riebaluose gana daug palmitino (28%) ir stearino (24%) rūgščių, todėl jie kietesnės konsistencijos. Jeigu riebaluose daugiausia ssočiųjų rūgščių, jų lydymosi temp. taip pat aukštesnė. Antai jautienos lajaus lydymosi temperatūra 42 – 49C saulėgrąžų aliejaus – 18C. Nuo lydymosi temperatūros priklauso, kaip riebalai įsisavinami. Geriausiai organizmas įsisavina augalinius aliejus, pieno ir kitus riebalus, kurių lydymosi temp. žemesnė kaip 37C.
Riebalai, kaip jau buvo minėta, netirpūs vandenyje, tačiau tam tikroje aplinkoje gali sudaryti emulsiją – maži riebalų rutulėliai pasiskirsto vandenyje ( pvz. Pienas) arba vandens lašeliai pasiskirsto riebaluose. Riebalų gebėjimas sudaryti emulsiją pritaikomas gaminat margariną, majonezą ir kt. produktus.
Riebalams būdingas gebėjimas hidrolizuotis, oksiduotis ir hidrogenizuotis.
Riebalų hidrolizė nevyksta savaime, o tik veikiant fermentams, rūgštims ir kitoms medžiagoms. Šis procesas sparčiau vyksta aukštesnėje temperatūroje. Hidrolizės dėka riebalai suskyla į sudedamuosius komponentus – gliceriną ir riebiąsias rūgštis. Susidariusios laisvosios riebiosios rūgštys didina riebalų rūgštingumą, jiems teikia pašalinį prieskonį ir kvapą. Riebalų hidrolizė taikoma muilui, glicerinui, riebiosioms rūgštims gaminti.
Riebalų oksidacija yra dviejų rūšių: savaiminė arba autooksidacija, ir fermentinė. Savaiminė oksidacija – labai paplitęs riebalų gedimas. Jis vyksta riebalus laikant optimalioje temperatūroje. Šis gedimas susijęs su nesočiųjų riebiųjų rūgščių gebėjimu sudaryti laisvus radikalus. Vykstant savaiminei oksidacijai, ilgainiui susidaro aldehidai, skruzdžių, acto ir kt. rūgštys, pablogėja riebalų skonis bei kvapas, jie apkarsta. Savaiminė oksidacija vyksta sparčiau, jei patalpose aukštesnė temperatūra, daugiau deguonies ir šviesos. Varis
ir geležis taip pat aktyvus šio proceso katalizatorius.
Fermentinė oksidacija vyksta, jei produktai – sviestas, margarinas – užkrėsti pelėsiais. Pelėsių fermentai hidrolizuoja riebalus ir susidaro laisvosios riebiosios rūgštys.
Savaiminę oksidaciją stabdo antioksidantai – vitaminas E, karotinoidai, fosfatidai, fenolo ir kt. junginiai, taip pat askorbino, citrinos rūgštys, sorbitas.
Nesočiosios riebiosios rūgštys, tam tikromis sąlygomis nutrūkus dviguboms jungtims, geba prijungti vandenilį. Šios rūgštys tampa sočiosiomis, o skysti riebalai įgyja kietą konsistenciją. Hidrogenizuoti riebalai vadinami hidroriebalais. Jie yra žaliava margarinui bei kulinariniams riebalams gaminti.
Lipoidai. Maisto pproduktuose dažniausiai būna fosfolipidų, sterinų, vaškų.
Fosfolipidai, kaip ir riebalai, yra glicerino ir riebalinių rūgščių esteriai. Nuo riebalų jie skiriasi tuo, kad fosfolipidų sudėtyje dar yra fosforo rūgšties likutis azoto bazė (cholinas, kolaminas arba serinas). Šie sudėtingi riebalai būtini įvairioms organizmo struktūroms. Fosfolipidų būna nerviniame audinyje, plaučiuose, pieno liaukose. Jų dėka iš kepenų iš kepenų greičiau pašalinami riebalai.
Jų gana daug kiaušinio trynyje (9,4%), pieno riebaluose (1,3%) , galvijų smegenyse (6%), taip pat sojose, saulėgrąžose, žirniuose. Fosfolipidai (dar vadinami fosfatidais) gaunami gryni iir naudojami kaip emulgatoriai margarinui, majonezui, šokoladui, duonai gaminti. Jie turi ir fiziologinę vertę, nes produktuose pagausina lengvai įsisavinamo fosforo.
Sterinai riebaluose esti laisvu pavidalu arba junginiuose su riebiosiomis rūgštimis. Sterinai yra stambiamolekuliniai hidroaromatiniai spiritai. Sterinai aptinkami gyvūnų audiniuose, vadinami zoosterinais, oo augalų audiniuose – fitosterinais. Vienas iš zoosterinų yra stambiamolekulinis spiritas cholesterinas. Jis būna laisvas ir junginiuose su rūgštimis. Pastarasis vadinamas steroidu. Cholesterinas būtinas žmogaus organizmui, įeina į visų ląstelių sudėtį, iš jo gaminami lytiniai hormonai ir veikiant ultravioletiniams spinduliams, gaminamas vitaminas D. Padidėjusi cholesterino koncentracija kraujyje skatina aterosklerozę. Fitosterinas, ergosterinas ir kiti, veikiami ultravioletinių spindulių, virsta vitaminu D.
Sterinai kaupiasi kiaušinio trynio riebaluose (1,6%), sėmenų aliejuje (0,4%), kukurūzų aliejuje (1,3%), menkės riebaluose (0,5%), svieste (0,07%) ir kt.
Vaškai sudėtimi skiriasi nuo riebalų, nes juose nėra glicerino. Vaškai susideda iš stambiamolekulinių spiritų riebiųjų rūgščių. Jie yra kieti ir tirpsta organiniuose tirpikliuose, kaip ir riebalai.
Vaškai būna augalinės ir gyvulinės kilmės. Jie plonu sluoksniu dengia vaisius, augalų stiebus, lapus ir neleidžia išgaruoti drėgmei, skverbtis mmikroorganizmams. Gyvulinės kilmės yra bičių vaškas.
