Вуглеводи зерна і продуктів його переробки

Вуглеводи містяться у продуктах рослинного і тваринного походження. Вони складають ¾ сухої маси рослин і водоростей, містяться у зернових культурах, картоплі, фруктах і овочах.

Близько 80% усіх вуглеводів, що надходять до організму людини - це крохмаль. Основним джерелом його є зернові культури, бобові і картопля. Вміст крохмалю в зернових складає 45 – 55%. Значно менше в них міститься моно- і олігоцукридів та інших груп вуглеводів.

Таблиця

Вуглеводи зерна і продуктів його переробки (у %)

Продукт	Крохмаль	Цукри	Клітковина	Разом:
Пшениця	52-55	2-3	8-14	60-70
Борошно пшеничне	67-68	1,7-1,8	0,1-0,2	73-74
Макарони	62-69	1,7-4,6	0,1-0,2	72-75
Рис	55	3	4-10	63-64
Гречка	63-64	2	1-2	67-68
Кукурудза	57	2,5-3	6-10	67-70

Серед моноцукридів найбільшу харчову цінність мають глюкоза, фруктоза, галактоза і маноза. Споживання глюкози і фруктози складає біля 15% від загальної кількості вуглеводів.

Із олігоцукридів у харчуванні людини важливе значення мають цукроза і лактоза. Основним джерелом цукрози є буряк, цукрова тростина, мед, плоди та овочі. Цукроза надходить до організму з солодощами, морозивом, напоями, але це менш цінний для організму вуглевод. За надлишкового її вживання і малих енергетичних витратах організму цукроза швидко перетворюється в жир.

Таблиця

Вміст цукрів у плодах і овочах

Види плодів або овочів	Крохмаль	Цукри				Пектинові речовини	Клітковина
		Цукроза	Фруктоза	Глюкоза	Всього
Картопля Капуста білокачанна Морковка Цибуля ріпчаста Помідори Горошок зелений Кавуни Дині Виноград Яблука Груші Айва Вишня Слива Абрикоси Персики Суниця Мандарини Апельсини Лимони Хурма	17,7 0 0 0 <0,1 5,1 0 0 0 0,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0	0,6 0,1 3,7 6,3 0,2 0,4 1,5 3,7 0 3,0 1,5 1,0 0,4 5,4 6,0 6,3 0,4 4,9 3,6 0,9 1,2	0,2 2,6 2,9 1,3 1,5 0,1 2,4 2,2 8,0 3,8 2,3 2,2 4,5 3,4 2,2 5,1 2,8 1,0 1,3 0,6 9,1	0,1 1,6 след 1,2 1,0 4,7 4,3 2,8 7,6 8,1 7,8 6,3 3,8 0,8 1,7 4,4 3,3 1,5 1,5 0,6 7,8	0,9 4,3 6,6 8,8 2,7 5,2 8,2 8,7 15,6 14,9 11,6 9,5 8,7 9,6 9,9 15,8 6,5 7,4 6,4 2,1 18,1	0,7 0,3 0,4 0,3 0,1 0,3 0,7 0,6 0,6 1,1 0,8 1,1 0,5 0,6 0,7 0,6 1,6 0,7 0,9 1,1 0,9	1,0 1,2 1,0 0,8 0,9 0,8 0,5 0,8 0,6 0,6 0,6 1,7 0,5 0,6 0,8 1,0 1,4 0,3 0,5 0,5 0,8

Лактоза міститься в молоці та молочних продуктах. У молоці її вміст складає 4,8-5,8%, у кисломолочних продуктах - 1,8-5%, у сухому молоці - 37,5%.

Джерелом корисних для організму харчових волокон є пшеничні і житні висівки, овочі і фрукти. Вуглеводи плодів представлені в основному глюкозою, фруктозою, сахарозою, а також пектиновими речовинами (у шкірці яблук їх 8-20%, у цитрусових 20-30%, у ягодах близько 1%).

Тваринні продукти містять значно менше вуглеводів, ніж рослинні. Глікоген м’яса і печінки за будовою подібний до амілопектину. Крім того при зберіганні продуктів тваринного походження проходить ферментативний гідроліз 1- 4 та 1 – 6 глікозидних зв’язків глікогену й утворення продуктів за структурою подібних до крохмалю.

Вітаміни

Вітаміни — це група низькомолекулярних біологічно активних сполук різної хімічної природи, які синтезуються переважно в рослинних організмах і в невеликих кількостях потрібні для забезпечення нормальної життєдіяльності людини і тварин.

У переважній більшості фізіологічну дію, характерну для того чи іншого вітаміну, має не одна, а кілька речовин, які відрізняються хімічною будовою і мають назву вітамерів.

За фізико-хімічними властивостями вітаміни поділяють на дві групи: водо- і жиророзчинні. Згідно з сучасною класифікацією виділяють також групу вітаміноподібних речовин. У таблиці наведено групову класифікацію вітамінів з урахуванням їхньої хімічної будови та фізіологічної дії на організм.

Вітамін А (ретинол, антиксерофтальмічний) вперше виділений з вершкового масла. Довгий час вважали, що антиксерофтальмічну дію (запобігає розвитку захворювання очей) має лише ліпорозчинний фактор, що міститься у продуктах тваринного походження. Однак пізніше було виявлено, що подібну дію мають і речовини, виділені з рослинного матеріалу, особливо з тих продуктів, що містять червоно-жовті пігменти – каротини, або близькі до них пігменти — каротиноїди. У 1930 році було встановлено, що каротин є біологічним попередником вітаміну А, так званим провітаміном, який в організмі людини і тварин перетворюється на вітамін А.

В організмі людини і тварин вітамін А відіграє досить важливу біологічну роль. Він необхідний для забезпечення процесів росту, розвитку організму, диференціації клітин і тканин.

При нестачі вітаміну у піддослідних тварин сповільнюється ріст, знижується жива маса, спостерігається загальна слабкість, послаблюються захисні функції організму і тварини гинуть.

Поширення і потреба. Вітамін А міститься лише у продуктах тваринного походження. Особливо багато його в риб'ячому жирі, печінці риб і тварин, ікрі, яйцях, вершковому маслі, сметані. Значно менша кількість вітаміну А міститься у мясі свинини, яловичини, баранини.

Рослини вітаміну А не містять, але в них утворюються його попередники – каротини, які в організмі людини перетворюються на вітамін А. Багато каротину містять морква, абрикоси, хурма, зелень петрушки, кропу, перець та інші овочі і фрукти, що мають значну кількість жовтих пігментів. Маргарин, спред, які випускаються харчовою промисловістю, збагачуються вітаміном А.

У продуктах харчування при їх зберіганні та кулінарній обробці руйнується до 30% вітаміну А. Цьому процесу сприяють ультрафіолетове випромінювання, кисень та висока температура.

Добова потреба людини у Вітаміні А становить в середньому 0,75-1,5 мг, а в розрахунку на каротин зростає у два рази. Для людей, що зайняті фізичною працею, людей похилого віку, вагітних жінок, матерів, які годують немовлят, добова потреба у вітаміні А збільшується до 2-3 мг.

Вітамін D (кальциферол, антирахітичний). Відкриття вітаміна пов’язане з вивченням такого захворювання як рахіт. При дослідженні речовин, які запобігали даному захворюванню, було встановлено, що вони є похідними стеринів рослинного і тваринного походження — ергостерину та холестерину. При недостатньому надходженні вітаміну D з продуктами харчування і порушенні ендогенного синтезу його при «світловому голодуванні» виникає D-авітаміноз – захворювання, що дістало назву рахіту (від грец. rachis – хребет). Ранні ознаки захворювання виявляються в міопатіях (втрата тонусу м'язів, ослаблення їх – гіпотонія). У дітей спостерігаються втрата апетиту, апатія, диспепсичні явища (блювання, понос). Вони худнуть, втрачають масу, відстають у загальному розвитку, часто хворіють інфекційними захворюванням. У хворих значно зменшується вміст гемоглобіну, порушується діяльність серцево-судинної системи, знижується артеріальний тиск, збільшуються розміри серця. Спостерігається підвищена збудливість, пітливість, поганий сон.

Поширення і потреба. Вітаміни групи D найчастіше зустрічаються в продуктах тваринного походження. Особливо високий вміст вітаміну D₃ в жирі печінки морських і прісноводних риб, ікрі, молоці та молочних продуктах, маслі, жовтку яйця. Добрим джерелом вітаміну D є дріжджі, в яких міститься ергостерин, який при дії ультрафіолетового випромінювання перетворюється на вітамін D₂.

Добова потреба людини у вітаміні D становить 10-15 мкг.

Вітамін Е (токоферол, антистерильний) було відкрито у 20-х роках минулого століття як фактор, що запобігав розвитку стерильності у тварин.

Багаті на вітамін Е зелені листяні овочі, зародки пшениці, гречки, гороху та рослинні олії – соняшникова, кукурудзяна, бавовняна, оливкова.

Добова потреба у вітаміні Е точно не встановлена. Вважають, що орієнтовно в середньому вона становить 20—30 мг, з них половина при­падає на а-токоферол. Підрахунки показали, що при нормальному харчуванні людина одержує вітаміну Е в середньому від 11 до 24 мг на добу, тобто добова потреба задовольняється майже повністю за рахунок продуктів харчування.

Вітамін К (філохінон, антигеморагічний) було відкрито на початку 30-х років XX ст. Н.Дамом як фактор, що запобігав розвитку підшкірних крововиливів (геморагічного діатезу) у тварин. Цей вітамін дістав назву вітаміну К від першої букви слова «коагуляція» (зсідання), тому що у тварин при К-авітамінозі порушувались також процеси зсідання крові.

Філохінони містяться переважно в продук­тах рослинного походження. Багато їх у зелених частинах рослин, особливо в листках капусти, шпинаті, горосі, лугових травах, кропиві, ягодах шипшини, моркві, картоплі. З тваринних продуктів порівняно високий вміст вітаміну К мають печінка, підшлункова залоза, яйця, м'ясо великої рогатої худоби. Добова потреба у вітаміні К — 15 мг.

Вітамін F (ненасичені жирні кислоти) об'єднує групу біологічно активних, поліненасичених жирних кислот — лінолеву, ліноленову, арахідонову, які в більшості організмів не синтезуються і виявляють специфічну біокаталітичну дію на численні метаболічні реакції в організмі людини і тварин.

При їх нестачі у тварин спостерігалось сповільнення росту, дерматити, некроз хвоста, порушення функцій нирок, гематурії. Враховуючи це, для ненасичених жирних кислот — лінолевої і ліноленової — було запропоновано назву — вітамін F. У 1938 р. такі самі властивості було виявлено в арахідонової кислоти, яка має значно вищу біологічну активність, ніж дві попередні. Міжнародною комісією з номенклатури для вітаміну F було запропоновано назву — біологічно активні поліненасичені жирні кислоти.

  Фізична, колоїдна та аналітична хімія. Коагуляція колоїдних розчинів.

Коагуляція – злипання часточок колоїдної системи при їх зіткненнях у результаті броунівського руху, перемішування або направленого переміщення у зовнішньому силовому полі. Виникають скупчення часточок дисперсної фази різної форми і будови (агрегати), які у вигляді пластівців випадають у осад або спливають на поверхні розчину. при цьому зменшується кількість часточок дисперсної фази у системі. Мінеральні колоїди коагулюють, якщо їх позбавити захисного заряду подвійного електричного шару (знизити дзета-потенціал). Так, якщо до мінерального колоїду додати електроліт, то іони останнього будуть адсорбовуваться на колоїдних частинках, тому їхній електричний заряд зникає. Часточки сильніше притягуються, агрегуються між собою, що в результаті і призводить до коагуляції колоїду.

Коагуляція завжди викликається іоном, який має протилежний знак з зарядом адсорбційного шару колоїдної часточки. Розряджуюча дія цих іонів заклечається в тому, що під їх впливом проти іони переміщуються в адсорбційний шар, зникає подвійний електричний шар, дзета – потенціал наближається до нуля, під дією сил міжмолекулярного при тяжіння часточки поєднуються в агрегати, утворюючи коагулят. Наприклад, до позитивно зарядженого золю Fe(OH)₃ додають розчин Na₂SO₄. відбувається коагуляція. В коагулянті присутні іони SO₄^2-, які викликали коагуляцію.

Агрегатний стан речовин

Агрегатний стан - стан речовини, що характеризується певними якісними властивостями: здатністю або нездатністю зберігати обсяг і форму.

Виділяють три основних агрегатних стани: тверде тіло, рідина й газ. Плазму, що називають четвертим станом поки не розглядаємо.

Зміни агрегатного стану суть це процеси, називані фазовими переходами. Виділяють наступні їхні різновиди: із твердого в рідке - плавлення; з рідкого в газоподібне - випар і кипіння; із твердого в газоподібне - сублімація; з газоподібного в рідка або тверде - конденсація.

Фізичні властивості тіл у різних агрегатних станах

Більшість фізичних явищ (перехід речовини із твердого стану в рідке або газоподібне, збільшення обсягу при нагріванні й т.п.) не супроводжується зміною хімічного складу молекул. Так молекули води складаються з 2-х атомів водню й 1-го атома кисню незалежно від того, у якому стані перебуває вода - твердому, рідкому або газоподібному.

Стан речовини, при якому воно має малу стискальність, тобто добре зберігає обсяг, однак незручно зберігати форму. Рідина легко приймає форму посудини, у який вона поміщена. Атоми або молекули рідини роблять коливання поблизу стану рівноваги, замкнені іншими атомами, і часто перескакують на інші вільні місця

Стан, що характеризується здатністю зберігати обсяг і форму. Атоми твердого тіла роблять лише невеликі коливання навколо стану рівноваги.

Практично всі тіла можна перевести в один із трьох станів, змінюючи температуру тіла.

Приміром, ртуть це метал при кімнатній температурі вона плавиться й стає рідиною.

Відповідно, якщо остудити ртуть те вона стане твердої, як звичні нам метали (залізо, мідь). На відео показано як це відбувається.

Адсорбція

Адсорбція (від лат. ad — на, при і лат. sorbeo — поглинаю) — вибіркове поглинання речовини з газового чи рідкого середовища поверхневим шаром твердого тіла (адсорбенту) чи рідини. Компонент, що поглинається, який вміщується в суцільному середовищі (газі, рідині), називають адсорбтивом, а той що вміщується в адсорбенті — адсорбатом. Наприклад, активоване вугілля адсорбує гази. Це явище треба відрізняти від абсорбції. Обернений до адсорбції процес називається десорбцією.

Розрізняють фізичну, або ван-дер-ваальсову, адсорбцію та хімічну, або хемосорбцію. Перша обернена, а друга - не обернена.

Хемосорбція – це поглинання, що супроводжується хімічною реакцією.

Наприклад, до хемосорбції належить явище поглинання карбон (ІV) оксиду кальцій гідроксидом (гашеним вапном). При цьому відбувається хімічна реакція:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О

При хімічній адсорбції молекули втрачають рухливість, бо молекули адсорбата зв’язані з поверхнею твердого тіла звичайними ковалентними силами хімічного зв’язку. Ці сили в багато разів перевищують сили Ван-дер-Ваальса.У випадку фізичної адсорбції можуть мати місце локалізована та нелокалізована адсорбції. Для останньої характерне те, що молекули адсорбтиву здатні зміщуватися по поверхні, переборюючи певні потенційні бар'єри, що утворилися між місцями локалізації цих молекул. У локалізованій абсорбції молекули адсорбтиву не здатні зміщуватися по поверхні. Таким чином, сили, що утримують адсорбат на поверхні твердого адсорбента, мають різну природу.

Внаслідок теплового руху поряд з адсорбцією відбувається також обернений процес — десорбція.

Десорбція – це процес зворотній адсорбції.

Слід, однак, зазначити, що наведена класифікація досить умовна. Практично немає ні чисто фізичної, ні чисто хімічної адсорбції. У кожному конкретному випадку можна говорити лише про домінуючу роль того чи іншого виду адсорбції, коли іншими видами практично можна знехтувати.

Схема процесу адсорбції

(а – адсорбент, б – адсорбат, в – адсорбтив).

Електроліти

Електролі́ти — речовини, розплави або розчини яких проводять електричний струм внаслідок дисоціації на іони, проте самі речовини не проводять електричний струм.

1. Хімічні речовини або їхні системи, в яких проходження електричного струму зумовлене переміщенням іонів і у випадку постійного струму супроводжується електролізом.

Розрізняють:

• тверді електроліти (AgCl, AgI, PbF₂, Ag₄RbI₅)
• рідкі (розчини солей, кислот, лугів)
• розплавлені (NaOH, MgCl₂ та ін.).

У твердих електролітах електропровідність може бути зумовлена рухом:

• лише йонів одного типу (наприклад, катіонами Ag⁺ в AgI, аніонами F^- в PbF₂);
• одночасно катіонами і аніонами;
• електронною складовою провідності поряд з іонною.

В розчинах — завдяки електролітичній дисоціації на йони під дією йонізуючого розчинника або в результаті хімічної реакції. За ступенем дисоціації розрізняють сильні та слабкі електроліти. Електроліти є у всіх рідких системах живих організмів, слугують середовищем для проведення хімічних синтезів.

Складники рідкого електроліту — речовини, що, самі необов'язково будучи провідниками, здатні утворювати йони внаслідок розчинення в йонізуючих розчинниках (воді, ацетонітрилі, спирті та ін.) або в результаті реакції, чим зумовлюється провідність розчину.

Фіксанали

ФІКСАНАЛИ — речовини в точно визначеній кількості в сухому вигляді або розчині, що містяться в запаяних скляних ампулах, виготовлених промисловим способом, і використовуються для швидкого приготування розчинів з точно відомою концентрацією. Ці розчини часто називають титрованими і застосовують в титриметричних методах аналізу як розчини для встановлення точної концентрації інших розчинів.

У хімічному та фармацевтичному аналізі також часто використовують стандарт-титри для приготування буферних розчинів — робочих еталонів рН. Це точна кількість певного хімічного реактиву (у скляних ампулах), необхідного для приготування буферного розчину з відповідним значенням рН.

Для приготування титрованого розчину з Ф. ампулу ретельно миють розчинником ззовні, беруть мірну колбу відповідної ємності (зазвичай 1 дм³) з лійкою, в яку вставляють спеціальний скляний бойок, ампулу розбивають, а її вміст кількісно переносять у мірну колбу крізь лійку, застосувавши промивальник з розчинником. Після розчинення речовини доводять об’єм розчинником до поділки мірної колби. Мірну колбу закривають, а розчин ретельно перемішують.

Титрування

Титриметри́чний ана́ліз (титрування) — сукупність методів кількісного аналізу в аналітичній і фармацевтичній хімії, в основі яких вимірювання об'єму розчину реактиву відомої концентрації, що витрачається на реакцію з розчином речовини, концентрація якої визначається.

титриметричному аналізі використовуються реакції нейтралізації, окиснення-відновлення, осадження, комплексоутворення. Методи титриметричного аналізу класифікують за типом реакцій, які протікають між компонентом, який визначається і титрантом:

• кислотно-основне титрування основане на застосуванні реакцій нейтралізації;
• окисно-відновне титрування (редокс титрування) засноване на застосуванні реакцій окиснення-відновлення;
• осаджувальне титрування — на застосуванні реакцій осадження;
• методи комплексоутворення — на використанні реакцій комплексоутворення.
• деривативне потенціометричне титрування — титрування, що включає вимірювання, записування та обчислення перших похідних потенціалу індикаторного електрода відносно об‘єму чи іншої кількісної характеристики реагенту.

Титриметричний аналіз здійснюється шляхом титрування, кінцеву точку якого знаходять за допомогою

Розрізняють типи титрування: пряме, зворотне титрування і титрування замісника (замісникове).

При прямому титруванні до розчину визначуваної речовини (аліквоти або навіски, титрованого розчину) додають невеликими порціям розчин титрант (робочий розчин).

При зворотному титруванні до розчину визначуваної речовини додають спочатку явний надлишок спеціального реагенту і потім титрують його залишок, що не вступив у реакцію.

При титруванні замісника до розчину визначуваної речовини додають спочатку явний надлишок спеціального реагенту і потім титрують один з продуктів реакції між аналізованою речовиною і доданим реагентом.

Перганатометрія

Перманганатометрія - метод об’ємного аналізу, в якому визначення речовини проводиться титруванням калій перманганатом (kmno4). Титрування розчином перманганату застосовують для визначення багатьох відновників: двовалентних феруму і стануму, чотиривалентних ванадію і урану, двовалентного мангану тощо. Залежно від умов калій перманганат відновлюється до двовалентного або чотиривалентного мангану. У кислому середовищі реакція протікає за таким рівнянням:

Mno4ˉ + 8 H+ + 5ē = Mn2+ + 4 H2O,

Тобто в результаті реакції семивалентний манган відновлюється до двовалентного.

При меншій концентрації іонів гідрогену у слабокислих або лужних розчинах перманганат відновлюється до чотиривалентного мангану, який виділяється з розчину у вигляді нерозчинного осаду манган диоксиду:

Mno4ˉ + 4 H+ + 3ē = mnо2 + 2 H2O

Калій перманганат не має властивостей вихідної речовини; препарат завжди має більшу або меншу кількість домішок манган диоксиду, яких важко позбутися. Крім того, концентрація розчину калій перманганату з часом змінюється внаслідок відновлення під впливом світла, невеликих кількостей органічних речовин, які попадають у розчин у вигляді пилу, тощо.

Перед встановленням нормальності розчину осад манган диоксиду необхідно відділити фільтруванням крізь скляний фільтр або декантацією, в приміщенні, вільному від пилу.

Комплексонометрія

ОМПЛЕКСОНОМЕТРІЯ (трилонометрія, хелатометрія) — титриметричний метод аналізу, що базується на реакціях утворення розчинних, дуже міцних комплексів полідентатних лігандів-комплексонів із катіонами лужноземельних та важких металів. Як титранти застосовують амінодіоцтову, нітрилодіоцтову (комплексон І, трилон А), етилендіамінтетраоцтову кислоти (комплексон ІІ) і динатрієву сіль етилендіамінтетраоцтової кислоти (комплексон ІІІ, трилон Б, ЕДТА, який використовують найчастіше). Титранти утворюють з катіонами ряду металів (Ca, Sr, Ba, Mg, Al, Cu, Zn та ін.) комплексні сполуки у співвідношенні 1:1 незалежно від валентності іона металу. Кінцеву точку титрування визначають візуально з використанням металохромних індикаторів, а також потенціометрично, фотометрично та іншими методами.