Речовини, які формують органолептичні властивості

Харчових продуктів

 

Вуглеводи надають їжі солодкого смаку. Алкалоїди мають найчастіше гіркий смак. Амінокислоти і жирні кислоти.

До складу харчових продуктів входить цілий ряд органічних сполук, які не є будівельним або енергетичним матеріалом, але наявність яких сприяє засвоєнню їжі, спричиняє відчуття смаку та аромату. Це кислоти, барвні і пахучі речовини.

Кислоти входять до складу майже всіх продовольчих товарів у вільному вигляді або у вигляді кислих та середніх солей. Найпоширенішими є мурашина, оцтова, молочна, лимонна, яблучна, винна, щавлева, бензойна (кислі солі). Саме завдяки наявності цих кислот більшість харчових продуктів (за винятком борошняних кондитерських виробів) мають кислу реакцію середовища і кислий присмак.

Оскільки різні кислоти мають неоднаковий кислий смак, то треба пам'ятати, що лимонна й адипінова кислоти мають чисто кислий, приємний, без присмаків, нетерпкий смак; винна — кислий, терпкий; молочна — чисто кислий, нетерпкий, але на смак цієї кислоти впливають домішки й особливо наявність ангідридів; яблучна кислота має кислий, м'який смак, із слабким побічним присмаком; оцтова — різкий кислий; янтарна кислота має дуже неприємний смак.

Харчові продукти, які у своєму складі мають кислоти, добре засвоюються організмом, оскільки вони (кислоти) збуджують травні залози. Добова потреба людини в кислотах 2 г, повністю забезпечується харчовими продуктами.

Деякі органічні кислоти здатні пригнічувати розвиток мікроорганізмів шляхом концентрації водневих іонів або токсичності недисоційованих молекул чи аніонів. Якщо токсична дія мінеральних кислот пов'язана головним чином з концентрацією водневих іонів, то токсичність органічних кислот не пропорційна ступеню їхньої дисоціації й обумовлена в основному дією недисоційованих молекул або аніонів.

Загальна кількість органічних кислот недостатньо характеризує смак продуктів. Кислий смак залежить в основному від ступеня дисоціації кислот.

У харчові продукти кислоти можуть потрапляти не тільки із сировини, а й накопиченням під час виробництва цілого ряду продуктів. Так, кислий смак квашеної капусти, солоних огірків, мочених яблук зумовлюється нагромадженням молочної кислоти внаслідок молочнокислого бродіння, яке лежить в основі виробництва цих продуктів. При виробництві хліба внаслідок молочнокислого та оцтовокислого бродіння в хлібі з'являються молочна й оцтова кислоти.

Під час зберігання готових продуктів теж відбуваються різні види бродіння, внаслідок чого у продуктах збільшується кількість кислот або з'являються нові. Так, наприклад, при скисанні вина в ньому заявляється оцтова кислота, при окиснюванні жирів у них можуть нагромаджуватися низькомолекулярні жирні кислоти. При цьому якість продуктів безумовно знижується.

У продовольчих товарах може визначатися активна і титрована кислотність.

Активна кислотність визначається кількістю водневих іонів і виражається негативним логарифмом концентрації іонів водню (величиною рН).

Титрована (загальна) кислотність характеризує наявність у харчових продуктах усіх речовин, які мають кислі властивості (вільні кислоти, кислі солі та інші органічні сполуки), і визначаються шляхом нейтралізації цих речовин лугами. Титрована кислотність у різних продуктах виражається різними одиницями: градус кислотності — у борошні, хлібі; градус Тернера — у молоці та молочних продуктах; градус Кеттсторфера — в маргарині і коров'ячому маслі; міліграми їдкого калію — в рослинних оліях і тваринних жирах, відсотки переважної кислоти — у продуктах переробки плодів, овочів, у майонезі; грами переважної кислоти, що міститься в 1 л продукту — у винах.

Для більшості харчових продуктів діючими стандартами встановлюється верхня межа кислотності (наприклад, для нормалізованого молока не більше 21°Т, для бородинського хліба не більше 11° кислотності). Для тих харчових продуктів, у яких кислоти формують смак і цей смак (кислий) обов'язковий, кислотність регламентується стандартами у певних межах (наприклад, кислотність яблучного соку 0,4-1,4%, сметани — 65-90°Т).

Мурашина кислота (Н-СООН) - міститься у невеликій кількості в бджолиному меді, малині, черешні. Вона має антисептичні властивості і завдяки цьому використовується для консервування фруктово-ягідних соків та пюре. Але її використання повинно обмежуватися, бо вона викликає подразнення ниркового епітелію.

Оцтова кислота (СН₃-СООН) - широко використовується у харчовій промисловості, на підприємствах громадського харчування і в побуті. Слабкий (6-9%) розчин оцтової кислоти, який називають оцтом, використовується як приправа в кулінарії, а також для приготування маринадів, соусів, майонезу тощо. Концентрована оцтова кислота подразнює слизову оболонку травного тракту, а у великих кількостях може викликати тяжкі опіки слизової оболонки.

Яблучна кислота (СООН-СН-ОН-СН₂-СООН) - дуже поширена у рослинах, особливо у плодах, але в цитрусових плодах і журавлині її немає. Ця кислота широко використовується при виробництві безалкогольних напоїв та кондитерських виробів.

Винна кислота (СООН-СНОН-СНОН-СООН) та її солі (винний камінь) - містяться у винограді і виноградних винах. Цю кислоту, як і яблучну, використовують при виробництві безалкогольних напоїв і кондитерських виробів. Одержують винну кислоту із залишків виноробства.

Молочна кислота (СН₃-СН-ОН-СООН) - досить поширена в харчових продуктах. У малих дозах вона позитивно впливає на формування якості харчових продуктів (хліба, кисломолочних, квашених продуктів), не подразнює слизових оболонок шлунково-кишкового тракту. У тваринному організмі і в організмі людини молочна кислота у невеликій кількості утворюється з глікогену, але при напруженій роботі м'язів кількість її збільшується.

Важливу роль молочна кислота відіграє при дозріванні м'яса. Збільшення молочної кислоти у м'ясі призводить до значного поліпшення консистенції і аромату продукту.

Молочна кислота виявляє бактерицидні властивості і у збільшених концентраціях (2,0-2,5%) пригнічує діяльність гнильних мікроорганізмів.

Щавлева кислота (СООН-СООН) - зустрічається у щавлі, шпинаті, в невеликих кількостях знайдена в багатьох органах тварин. У рослинних продуктах щавлева кислота міститься у вигляді середніх і кислих солей калію та кальцію. Внаслідок того, що ці солі не розчиняються у воді і слабких розчинах органічних кислот, при певному стані організму вони здатні утворювати камінці у нирках.

Щавлева кислота подразнює і обпікає слизову оболонку навіть у невеликих концентраціях, в значних кількостях вона отруйна, а 5 г щавлевої кислоти - смертельна доза для людини.

Лимонна кислота - досить поширена в рослинних продуктах, особливо в плодах. Наприклад, у лимонах її міститься до 8%. Порівняно з іншими органічними кислотами лимонна кислота відзначається м'яким, приємним кислим смаком, не подразнює слизові оболонки і тому широко використовується при виробництві кондитерських виробів, безалкогольних напоїв, а також у медичній практиці.

Бензойна кислота (С₆Н₅СООН) - зустрічається у брусниці й журавлині у вільному і зв'язаному стані у вигляді глікозиду ванциніїну. Бензойна кислота має бактерицидні властивості, і тому брусниця та журавлина досить добре зберігаються у свіжому вигляді. У невеликих кількостях бензойна кислота використовується при консервуванні фруктових пюре, соків, кільки та інших продуктів (її кількість не повинна перевищувати 0,7-1 г на 1 кг продукту).

Барвні речовини - які входять до складу харчових продуктів, можна поділити на речовини, які містяться в натуральних продуктах або сировині (хлорофіли, каротиноїди, антоціани, флавони); речовини, які утворюються в харчових продуктах у процесі виробництва або зберігання (меланоїдини, меланіни, флобафени), речовини, які вносять у харчові продукти для надання приємного вигляду.

Хлорофіл — зелений пігмент, який обумовлює зелений колір листя, плодів, овочів. Він може бути у вигляді хлорофілу а (C₅₅H₇₂О₅N₄Mg) — темно-зеленого кольору і хлорофілу б (C₅₅H₇₂О₄N₄Mg) — світло-зеленого кольору. Хлорофіл має виключно важливе значення у процесі фотосинтезу — утворення вуглеводів. Він може утворюватися тільки при наявності світла, тому овочі, у яких продуктивні частини утворюються під землею, не мають хлорофілу.

При нагріванні в кислому середовищі магній хлорофілу заміщується атомом водню й утворюється темно-бура речовина феофетин. Саме цим зумовлюється побуріння зелених плодів і овочів під час варіння і консервування.

При дозріванні плодів і овочів хлорофіл здебільшого руйнується або переходить у хромопласти, що зумовлює зміну забарвлення плодів.

Каротиноїди — це група ненасичених вуглеводів ряду терпенів, що містяться у багатьох продуктах рослинного походження. Всі природні каротиноїди є похідними речовинами лікопіну С₄₀Н₅₆, який надає червоного забарвлення томатам, шипшині та іншим плодам і ягодам.

Каротин ( ізомер лікопіну) — обумовлює оранжевий колір моркви, абрикосів, цитрусових, яєчного жовтка, динь.

Жовтий колір надають продуктам такі каротиноїди, як ксантофіл (яблука, курячий жир), капсантин (червоний перець), цитроксантин (шкірка цитрусових), зеаксантин (кукурудза, яєчний жовток).

Антоціани - за хімічною природою глікозиди. Колір цих барвних речовин залежить від реакції середовища. Харчовим продуктам вони надають забарвлення від червоного до темно-синього. Це такі речовини, як енін (у шкірці темних сортів винограду), бетаїн (у столових буряках), керацуанін (у вишнях), ідеїн (у брусниці).

Флавонові пігменти - за хімічною природою глікозиди. Молекула цих пігментів складається з цукрів (глюкози, галактози, рамнози) і аглюкону — похідних флавону або оксифлавону. Вони надають продуктам жовтогарячого забарвлення (наприклад, кверцетин у сухих лушпинах цибулі, в зеленому чаї).

При виробництві і зберіганні готових харчових продуктів деякі сполуки, що входять до складу цих продуктів, можуть змінюватися, внаслідок чого утворюються забарвлені речовини. Розглядаючи властивості вуглеводів, ми досить детально говорили про реакцію меланоїдиноутворення і карамелізації.

При окисленні дубильних речовин за участю ферменту поліфенілоксидази утворюються флобафени. Цей же фермент поліфенілоксидаза каталізує процес окислення амінокислоти тирозину, що призводить до появи темнозабарвлених меланінів (це явище можна спостерігати, якщо залишити на повітрі чищену картоплю). Щоб запобігти цим явищам у процесі переробки плодів і овочів, їх бланшують (занурюють на кілька хвилин у киплячу воду), щоб викликати інактивацію ферменту у поверхневому шарі продукту.

Деякі харчові продукти одержують забарвлення завдяки внесенню барвних речовин. Для цього використовують барвники, одержані з натуральної сировини: енобарвник (червоний) з виноградних залишків; хлорофіл (зелений) і каротин (жовтогарячий) — з рослин; куркгуму (жовтий) — з тропічної рослини куркуми; Орлеан (жовтогарячий) — з оболонок насіння рослини орлеан; кармін (червоний) — з комахи кошенілі.

Пахучі речовини - обумовлюють запах харчових продуктів. Запах є важливим показником якості і впливає на засвоювання їжі. Він утворюється від переміщування багатьох летких речовин, кожна з яких може і не мати типового аромату даного продукту. Пахучі речовини значно поліпшують смак їжі, збуджують апетит і посилюють діяльність травних органів. Відомий фізіолог та гігієніст Ф.Ф.Ерісман ще наприкінці XIX ст. писав, що без смакових речовин в їжі ми померли б з голоду, але не від того, що їжа погано засвоювалася б, а від того, що ми незабаром відмовилися б від такої їжі.

Хімічна природа пахучих речовин досить різноманітна і для більшості харчових продуктів не досить вивчена. Встановлено, що в таких продуктах, як чай, кава, міститься більш як 400 сполук, які беруть участь у формуванні аромату цих продуктів.

У деяких харчових продуктах ароматичні речовини містяться природно (прянощі, плоди, ягоди), в інших продуктах вони утворюються у процесі виробництва, у деякі харчові продукти їх додають для надання відповідного аромату (кондитерські, лікеро-горілчані вироби).

У плодах і ягодах основною частиною ароматичних речовин є ефірні олії, які за хімічною природою є похідними ненасичених вуглеводнів класу терпінів (С₁₀Н₁₆).

Найбільша кількість ефірних олій міститься у шкірці цитрусових 1,2-2,5%), насінні кропу, коріандру, листі петрушки, селери, лаврового дерева.

До складу ефірних олій входять безкисневі похідні терпенів (мірцен хмелю, карвон кмину і кропу), а також кисневі похідні: спирти (ментол м'яти, лінолоол конвалії), альдегіди (цитраль, лімонен цитрусових, амілпропіоновий дисульфід цибулі). Але не тільки ефірні олії надають харчовим продуктам певного аромату. У хлібі знайдено понад 90 летких речовин, але найбільший вплив на формування запаху хліба справляють ізомасляний та ізовалеріановий альдегіди, бензальдегід, фурфурол. Аромат м'яса залежить від присутності азотистих, сірчаних та карбонільних сполук.

Запах харчових продуктів значною мірою залежить від концентрації окремих летких речовин. Особливо чутливі органи нюху до летких речовин, які містять сірку. Наприклад, 21 мг метилдисульфіду в 1 т продукту викликає тухлий запах, 2 мг метилмеркаптану — запах вареної капусти. Нагромадження ароматичних речовин в окремих харчових продуктах викликається неоднаковими причинами. Так, характерний аромат плодів, ягід з'являється внаслідок дозрівання під впливом власних ферментів, аромат сичужних сирів утворюється при дозріванні під впливом мікроорганізмів і ферментів мікробного походження, аромат смаженого м'яса та кави виявляється під впливом високих температур.

Для надання аромату кондитерським, лікеро-горілчаним виробам, безалкогольним напоям застосовують багаті ефірними оліями прянощі, а також синтетичні ароматичні сполуки, які одержують з органічних кислот і спиртів. Наприклад, ізовалеріановоетиловий (із запахом яблук), маслянобутиловий (із запахом ананаса), масляноетиловий (із запахом абрикосів) та інші ефіри. З цих ефірів утворюють складні композиції, які дістали назву харчових есенцій. Кількість компонентів у цих сумішах може бути 15-20 і більше. За ароматом есенції мажуть бути фруктово-ягідними (лимонна, малинова, вишнева) і винно-лікерними (ромова, коньячна).

У харчовій промисловості широкого використання набрав глютамат натрію (натрієва сіль глютамінової кислоти). Введення його в невеликій кількості (0,05-0,5%) у ковбасні вироби, м'ясні консерви підсилює специфічний смак і запах.

Дубильні речовини.

В основному дубильні речовини містяться у плодах, овочах, чаї, каві. Особливо багаті дубильними речовинами зелений (10-30%) і чорний (5-17%) чай, хурма (2%), терен (1,7%). Терпкий смак чаю, хурми, терну обумовлений саме наявністю дубильних речовин.

У харчових продуктах містяться гідролізовані (таніни) і конденсовані (катехіни) дубильні речовини.

Гідролізовані дубильні речовини — це складні ефіри, які утворені вуглеводами (частіше глюкозою) і ланцюгом фенолкарбонових кислот (галової, метадигалової, протокатехової).

Під впливом ферментів таніни легко гідролізуються, із солями окису заліза дають темно-синє забарвлення.

Конденсовані дубильні речовини — це сполуки, у молекулах яких фенольні ядра з'єднані атомами вуглецю. На відміну від гідролізованих дубильних речовин конденсовані при нагріванні з розбавленими кислотами ущільнюються. До них належить не тільки катехін, а і його ізомери (епікатехіни) і похідні речовини — складні ефіри катехінів і галової кислоти (катехінгалати, галокатехінгалати, епікатехінгалати).

Катехіни — це незабарвлені сполуки, які легко окислюються, із солями заліза дають темно-зелене забарвлення.

Дубильні речовини викликають денатурацію білків. На цій властивості дубильних речовин засновано освітлення вин, пива: білки з дубильними речовинами утворюють нерозчинні сполуки, які випадаючи в осад, захоплюють нерозчинні у вині частинки.

Дубильні речовини дають нерозчинні осади із солями свинцю та алкалоїдами. Тому при отруєнні організму алкалоїдами дубильні речовини використовують як протиотруйні.

Під впливом ферментів дубильні речовини окислюються, утворюючи аморфні сполуки, які називають флобафенами. Саме утворенням флобафенів зумовлений колір настою чаю, потемніння нарізаних плодів. Для попередження потемніння плодів і овочів фермент поліфенілоксидазу інактивують бланшуванням (прогрівання окропом або парою) або блокують активну частину ферменту сірчаним ангідридом.

Дубильні речовини беруть участь в утворенні аромату продуктів. Наприклад, при виробництві чаю відбувається окиснювальне дезамінування амінокислот чайного листя хінонами, внаслідок чого утворюються альдегіди, які самі або похідні від них речовини формують аромат чаю.

Дубильні речовини допомагають довше зберігати продукти (вино, пиво), оскільки мають бактерицидні властивості.

Фітонциди (від грецьк. phitos - рослина і лат. caedere - вживати) — це речовини рослинного походження різної хімічної природи, які здатні затримувати розвиток мікроорганізмів і навіть знищувати їх. Вони служать захисною силою для рослинних організмів і використовуються людиною.

Тварини можуть сховатися або втекти від несприятливих умов. Рослинам важче. Всі життєві незгоди вони зустрічають у нерухомому стані. І незважаючи на це, рослинний світ незрівнянно рідше тваринного страждає від бактеріальних захворювань. Відбувається це завдяки дії летких фітонцидів, які виділяються наземними частинами рослин у повітря, підземними — в землю, а підводними — у воду. Фітонциди різних рослин різні за своєю дією. В одних рослин вони мають бактерицидні властивості, тобто можуть вбивати бактерії, у других — бактеріостатичні, тобто не вбивають, а тільки затримують ріст і розвиток мікроорганізмів; у третіх — можуть навіть стимулювати ріст і розмноження бактерій.

Фітонциди цибулі й часнику знищують кишкові, черевнотифозні, дизентерійні, туберкульозні та інші бактерії. Під впливом фітонцидів цибулі й часнику припиняються гнійні процеси в ранах і прискорюється їх загоювання.

Для більшості харчових продуктів причиною зниження якості є розвиток мікроорганізмів. Отже, фітонциди можуть бути певним бар'єром проти мікробіологічного псування продуктів. Дослідження, спрямовані на визначення антимікробних властивостей цибулі, часнику, хрону, гірчиці, дали позитивні результати.