Výroba potravin a nutriční hodnota
(N321020)
pro 1. ročník Mgr. studia v zimním semestru
akademického roku 2011/2012
Struktura cvičení 21. 10. 2011
Vybrané procesy probíhající při zpracování jednotlivých komodit, které
mohou zásadně ovlivnit nutriční hodnotu potravin - cukr, čokoláda a
výrobky ze škrobu.
Ing. Andrea Hinková, PhD.
11. 10. 2011
OSNOVA
1. Cukry v potravě obecně
a. Význam cukrů ve výživě a zdraví člověka (energetická hodnota sacharidů, chemické
složení – stručný přehled, doporučené denní množství, trávení)
b. Cukry v potravě (cukr a nemoci, vliv cukru na kvalitu potravin)
c. Náhrady cukru (umělá sladidla)
2. Sacharosa
a. Použití sacharosy
b. Technologie výroby cukru - vliv jednotlivých operací na kvalitu
c. Zpracování vedlejších produktů (melasa, vyslazené řízky)
d. Řepný a třtinový cukr
3. Škrob a výrobky ze škrobu
a. Nutriční hodnota škrobu
b. Výrobky ze škrobu
c. Vliv technologických operací na vlastnosti a kvalitu škrobu – uplatnění moderních
procesů
4. Čokoláda
a. Složení čokolády z hlediska výživy
b. Adaptogenní vlastnosti čokolády
c. Druhy čokolád
d. Vliv technologických operací na kvalitu čokolády
5. Chemické změny při zahřívání sacharidů
a. Karamel
b. 5-hydroxymethyl furfural (HMF)
c. Akrylamid
6. Moderní postupy při zpracování nápojů – pivo, víno
a. Použití membránových separací (mikrofiltrace, ultrafiltrace, pervaporace, reverzní
osmóza)
1. CUKRY V POTRAVĚ OBECNĚ
Význam cukrů ve výţivě a zdraví člověka
Cukry – uhlovodany, sacharidy… (carbohydrates)
Přirozená a důležitá součást potravin – hlavní a pohotový zdroj energie
Další funkce cukrů
– glykosylace proteinů – specifická změna konfigurace proteinů – změna funkce (například
hlen pokrývající střevní sliznici mění svou funkci podle glykosylace)
Glykace – nespecifická spojení sacharid – protein (poškození funkce bílkovin)
Energetická hodnota sacharidů
1 g cukrů poskytuje 4 kalorie energie, stejné platí pro bílkoviny
1 g tuků poskytuje 9 kalorií energie
Doporučené mnoţství cukrů denně (správná funkce svalů a mozku) *
– 130 g denně
– 175 g v těhotenství
– 210 g při kojení
Podíl cukrů na zdravé výživě by měl činit 45 – 60 % ze všech přijatých kalorií denně **
To neplatí pro přidané cukry (ty které se nevyskytují přirozeně v potravinách) – zde WHO doporučuje
snížit příjem těchto přidaných cukrů na 10 % veškerého denního příjmu sacharidů
* Zdroj: American Dietetic Association complete food and nutrition guide, 2006, John Viley & Sons,
New Jersey, USA.
** Zdroj: Institute of Medicine (Americká Národní akademie věd)
1000 kalorií = 4,185 kJ
Bazální metabolismu – jak si ho spočítat?
(Zdroj: http://zhubnout.jak-na-to.eu/kila-a-kalorie-–-hubnuti-snadno/)
Výpočet bazálního metabolismu: (kcal)
Pro muže:
BMR (bazální metabolismus pro muže) = 66,473 + (13,7516 × váha v kg) + (5,0033 × výška v cm) –
(6,755 × věk v rocích)
Pro ženy:
BMR (bazální metabolismus pro ženy) = 655,0955 + (9,5634 × váha v kg) + (1,8496 × výška v cm) –
(4,6756 × věk v rocích)
Spotřeba kalorií při různých činnostech:
(Zdroj: http://zhubnout.jak-na-to.eu/kila-a-kalorie-–-hubnuti-snadno/):
činnost - výdej
KJ/hod
Kcal/hod
aerobik taneční střední
1250 KJ/hod 299 Kcal/hod
atletika
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
basketbal
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
běh na lyţích
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
bruslení
1700 KJ/hod 406 Kcal/hod
cyklistika 9km/h
600 KJ/hod
143 Kcal/hod
domácí práce
250 KJ/hod
299 Kcal/hod
fitness
1700 KJ/hod 406 Kcal/hod
fotbal
1700 KJ/hod 406 Kcal/hod
hokej
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
horolezectví
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
hra na hudební nástroj
2000 KJ/hod 478 Kcal/hod
chůze 4km/h
900 KJ/hod
215 Kcal/hod
chůze po schodech
2000 KJ/hod 478 Kcal/hod
jogging
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
oblékání se
600 KJ/hod
143 Kcal/hod
odhrabání sněhu
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
plavání prsa
1250 KJ/hod 299 Kcal/hod
plavání rychlý kraul
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
psaní
250 KJ/hod
60 Kcal/hod
psaní na stroji
325 KJ/hod
78 Kcal/hod
řízení auta
600 KJ/hod
143 Kcal/hod
sex
1700 KJ/hod 406 Kcal/hod
sezení, TV, stání
250 KJ/hod
60 Kcal/hod
squash
2300 KJ/hod 550 Kcal/hod
štípání dříví
2000 KJ/hod 478 Kcal/hod
tenis
2000 KJ/hod 478 Kcal/hod
úřednická práce
325 KJ/hod
78 Kcal/hod
Chemické sloţení cukrů
jednoduché cukry 1-2 jednotky
(monosacharidy: glc, frk, gal…, disacharidy: sach (glc+frc), lakt (gal +glc), malt (glc+glc) …
Kde se vyskytují??
složitější - oligo, poly…
škrob, glykogen, vláknina, FOS? GOS?
Proč není škrob sladký??
Vláknina – lidé ji neumí trávit (není zdrojem energie, pozitivnéí vliv na zdraví)
Cukry v potravě
Cukr činí potraviny mnohem atraktivnější a chutnější
– potraviny obsahující přirozené cukry (luštěniny, cereálie, ovoce, zelenina) obsahují další důležité
látky (vitamíny, minerály, fytonutrienty a vlákninu) – pozitivní vliv na cévy, krevní tlak, onemocnění
srdce a některé druhy rakoviny.
Cukr a nemoci
Při vysoké spotřebě přidaného cukru – lze v některých případech najít souvislost mezi konzumací
cukru a výskytem onemocnění.
Jedná se např. o tvorbu zubního kazu, obezitu, diabetes, specifické onemocnění kůže, trávicího traktu a
kloubů, kardiovaskulární onemocnění, hypoglykémii, nesoustředěnost aj. Kromě podílu na rozvoji
zubního kazu však neexistuje jasný důkaz, který by ukázal na nebezpečný vliv sacharosy na lidské
zdraví.
Cukr (sacharosa) – nutriční hodnota a pověry s ní spojené:
Kazivost zubů
Po cukru se tloustne…
Cukr způsobuje hyperaktivitu a poruchy učení a vnímání u dětí…
Cukr zvyšuje hladinu krevního cukru rychleji neţ škrob..
Cukr způsobuje diabetes mellitus (cukrovku)…
Cukr způsobuje hypoglykémii…
Vliv cukru na kvalitu potravin
Přirozený zdroj – rostlinný materiál (fotosyntéza): ovoce, zelenina, obiloviny, luštěniny, ořechy
Potravinářský průmysl – cukr (sladká chuť) mohou přinášet zákazníky – často se přidává množství
vyšší, než je z technologického hlediska nutné.
Vysoká úroveň spotřeby cukru, zejména ve vyspělých zemích, je dána širokou nabídkou průmyslově
vyráběných potravin, jako jsou čokoláda a cukrovinky, nealkoholické nápoje, mlékárenské výrobky,
zmrzliny, jamy, sirupy, pečivo, sušenky, cukrářské výrobky aj.
Vedle své funkce sladidla je cukr látkou dodávající potravinám objem, upravuje jejich texturu, působí
jako konzervační činidlo, ochucovadlo a fermentační substrát.
Zbývající část cukru se spotřebuje v domácnostech, kde se používá k přímému slazení kávy a čaje,
k pečení a při vaření.
Chléb – přídavek pro kvasinky (ne všechen cukr kvasinky spotřebují)
Sladké pečivo, moučníky – cukry mají vliv na texturu např. piškotového těsta (lehkost, nadýchanost),
zvyšují objem hmoty (cena), podílejí se na tvorbě barvy pečiva během pečení (Maillardovy reakce).
Sušenky – podílejí se na křehkosti, barvě, textuře (křupavost, přinášejí vzduch do těsta)
Džemy, marmelády – cukr potlačuje růst plísní a kvasinek (váže na sebe vodu); konzervant
Cukrovinky – tvoří texturu a barvu
Ostatní potraviny – barva, textura, zvyšuje objem, někdy může působit jako zvýrazňovač chuti (rajská
omáčka)
Náhrady cukru (umělá sladidla)
Cukerné alkoholy (polyoly)
Součást přirozené stravy (ovoce – bobuloviny, zelenina)
Vyráběny a izolovány – xylitol, sorbitol, mannitol, maltitol, erythritol, laktitol, isomalt
Jsou to cukry – metabolizuji se na glukosu, ale mají nižší energetickou hodnotu než glukosa
Některé se hůře vstřebávají a pak metabolizují až střevními bakteriemi v tlustém střevě – laxativní
účinky při větším zkonzumovaném množství
Nejsou kariogenní – bakterie v ústech je neumějí štěpit
Přidávají se do: cukrovinek, zmrzliny, pečiva, žvýkaček, zubních past a ústní vody (mají chladící
efekt na sliznice, udržují vlhkost např. v pečivu)
Sorbitol (D-glucitol; E420) – 1 g poskytuje 2,6 kalorií, sladivost je poloviční, při nadměrném příjmu
případně poruchách metabolismu může způsobovat patologické změny ve tkáních
Mannitol (E421) – 1 g poskytuje 1,6 kalorií, sladivost je poloviční, nezapojuje se do metabolismu
glukosy
Xyliotol (E967) – sladivost stejná jako u glukosy (nejsladší polyol), částečně se tráví až v tlustém
střevě (laxativní)
Erythritol (E968) – ekvivalent sladivosti erythritolu = 0,6 - 0,7, poměrně snadno se vstřebává do
krevního oběhu, nepodléhá však žádným metabolickým změnám a vylučuje se ledvinami. Je
považován za zcela bezpečné sladidlo bez jakýchkoliv škodlivých účinků.
Maltitol (E965), ekvivalent sladivosti = 0,9, laktitol (E966), ekvivalent sladivosti = 0,3 - 0,4 a
isomalt (E953), ekvivalent sladivosti = 0,4 - 0,6, GI = 9 jsou polyoly s velmi podobnou strukturou
(dvanáctiuhlíkaté, odvozené od disacharidů), schopné se více čí méně zapojit do cukerného
metabolismu. V přírodě se nevyskytují, jsou připravovány synteticky. Považují se za neškodné látky
bez vedlejších účinků.
Sukralosa
Sukralosa (E955) je synteticky vyrobený derivát sacharózy
obsahující v molekule 3 atomy chlóru, Sukralosa ani její metabolické
produkty se v organismu nehromadí. Sladivost sukralosy je asi 500 x
až 650 x vyšší než sladivost sacharosy, přidává se ve velmi malém
množství. Je považována za zcela bezpečné sladidlo.
Necukerná umělá sladidla
Aspartám (E951) je methylester dipeptidu složeného z fenylalaninu a kyseliny asparagové.
Syntetizován 1965
Aspartám je v trávicím traktu štěpen na volný fenylalanin, kyselinu asparagovou a methanol (kvůli
methanolu vznikajícímu při trávení aspartamu vznikla úplná protiaspartamová hysterie, ovšem
methanol vzniká v trávicím traktu např. i při konzumaci různého ovoce a zeleniny). Jde o jedno z
nejrozšířenějších umělých sladidel (používá se nejen jako přísada do potravin a nápojů, ale např. i do
léků a zubních past). Ekvivalent sladivosti aspartamu = 180 – 200
1 g poskytuje 4 kalorie (jako glc) ale používá se ve zlomkovém množství (vysoká sladivost)
Fenylketonurie – neschopnost trávit fenylalanin
Není tepelně stabilní (rozkládá se) – použití mimo pekárenský průmysl (nápoje, zubní pasty, jogurty,
žvýkačky)
Sacharin (E954)
Syntetizován 1879 (nejdéle známé umělé sladidlo)
(1,2-benzisothiazolin-3-on-1,1-dioxid) je nejdéle používané (více než 125 let) umělé sladidlo. V roce
1981 byl sacharin označen jako možný rakovinotvorný produkt na základě pokusů na potkanech. V
současnosti však již sacharin není pokládán za (lidský) karcinogen, byl opět vyškrtnut ze seznamu
rakovinotvorných látek a je považován za látku nepředstavující pro člověka významné riziko. V
organismu se nehromadí, nemetabolizuje a vylučuje se v nezměněné podobě v moči. Ekvivalent
sladivosti sacharinu = 300 - 500.
V USA byl do roku 1970 na seznamu potenciálně karcinogenních látek, ale posléze vyjmut (testy na
krysách byly pozitivní, ale fyziologie krys neodpovídá fyziologii člověka)
Acesulfam (E950) (draselný, sodný, vápenatý)
Syntetizován 1967
obsahuje v molekule sulfoaminové uskupení stejně jako sacharin (jde o sůl 3,4-dihydro-6-methyl1,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxidu). Acesulfam je považován za bezpečnou látku (jeho předpokládaná
škodlivost se nepotvrdila). V organismu se nehromadí, nemetabolizuje a vylučuje se v nezměněné
podobě močí. Ekvivalent sladivosti acesulfamu = 200.
Cyklamát (E952) (sodný, vápenatý) je sodná nebo vápenatá sůl kyseliny cyklohexylsulfamové. O
jeho zdravotní nezávadnosti panují určité pochyby z toho důvodu, že může být bakteriemi tlustého
střeva štěpen na potenciálně nebezpečný cyklohexylamin. Za běžných okolností (při požití malých
dávek) se však všechen vstřebává sliznicí tenkého střeva, nemetabolizuje se a z krevního oběhu se
vylučuje v nezměněné podobě. Ekvivalent sladivost cyklamátu = 30 - 60.
2. SACHAROSA
Pouţití cukru (sacharosy)
Mnohostranné použití nejen ve výživě
K chemickým a biochemickým transformacím.
Dlouhodobá skladovatelnost (strategická potravina, uchována pro případ ohrožení)
Relativně nízká cena
Cukr zajišťuje podstatnou dávku celkového příjmu energie
Široká nabídka průmyslově a dílensky vyráběných potravin
Přímá spotřeba v domácnostech
Spotřeba cukru v ČR: okolo 40 kg na osobu a rok - vysoká spotřeba!
Základní výživové směry u nás - požadavek snížení spotřeby cukru asi o 30 %.
spotřeba cukru dána i zdrženlivostí konzumenta
výrobky se sníženým obsahem sacharosy, nebo s umělými sladidly.
Funkce cukru:
sladidlo ochucovadlo konzervační činidlo látka dodávající potravinám objem látka upravující texturu
potravin fermentační substrát
Surovina pro chemické a biochemické technologie:
pouze 5 % světové produkce cukru se využívá k nepotravinářským účelům
produkty chemické či biochemické transformace sacharosy jsou biologicky odbouratelné a nejsou
toxické
Možnosti výrob, vycházející ze sacharosy:
fermentační zpracování na bioetanol, následné využití jako palivo nebo přísada do pohonných
směsí
klasické kvasné výroby -líh, droždí, organická rozpouštědla a kyseliny (citronová)
produkty chemické transformace sacharosy (sorbit, vitamin C, kyselina glukonová, 5hydroxymethylfurfural aj.)
Technologie výroby cukru
Počátky průmyslové výroby cukru u nás - rok 1831
Výroba cukru v ČR -ročně 370 -500 tis. tun
-tuzemská spotřeba cukru 400 tis. t za rok
Výrobní náklady -16.000 Kč/t
Rozhodující nákladové položky:
cena cukrovky 53 %
doprava a příjem cukrovky 7 %
výrobní náklady cukrovaru 36 %
skladování cukru 4 %
Světová výroba cukru mírně vzrůstá (2009 téměř 160 miliónů tun, z toho jen 20 % je vyrobeno
z cukrovky)
Sloţení řepy cukrovky
Sušina 23 – 25 %: dřeň, sacharosa, rozpustné necukry
Dřeň (5 %) celulosa, hemicelulosa, arabany, pektinové látky
Sacharosa: 15 – 18 %
Rozpustné necukry (2,5 %): monosacharidy, oligosacharidy, organické kyseliny, saponiny, bílkoviny,
aminokyseliny, aminy, betain, anorganické soli)
Technologie výroby cukru a vliv jednotlivých operací na kvalitu:
Příjem řepy
– laboratorní rozbor (obsah cukru, sodíku, draslíku a lidického dusíku)
– výpočet předpokládané výtěžnosti rafinovaného cukru (tj. ztrát cukru v melase podle
složení řepy cukrovky)
Poškozená (alterovaná řepa):
Poškození buněk v pletivech v důsledku teplotních změn
Rozvoj baktérií, kvasinek plísní
Inverze sacharosy na glc a frk (obsah redukujících cukrů narůstá); někdy i mléčné kvašení (k.
mléčná)
Reakce redukujících cukrů s AK – Maillardovy reakce (barevné produkty)
Rozklad Arubanů na monosacharidy
Produkce dextranu a levanu (Lactobacillus)
Zhoršení kvality šťávy a filtračních vlastností
Těţení šťávy:
Optimální podmínky extrakce
Extrakce a mikrobiologická kontaminace:
Surová šťáva (15 -18 % sacharizace, čistota 86 – 90 %)
Slabě kyselá (pH 6,0 – 6,3)
Šedočerná barva (koloidně dispergované látky, pektiny, bílkoviny, barevné látky, saponiny a
řadu necukrů)
Čištění – epurace (odstranění necukrů, pevných látek, neutralizace, minimalizace rozkladu
sacharosy, desinfekce) – vápenné mléko (suspenze Ca(OH)2 a CaO ve vodě) a saturační plyn
(30 % CO2)
Odpařování lehké šťávy na těžkou šťávu
Dosáhnout sacharizace 60 – 65 % (světle hnědá barva, jemně zakalená)
Krystalizace
Afinace cukru (Rafinérie)
Třídění krystalu
Cukr krystal
Dokonale odprášený, stejnoměrná kvalita, vlhkost 0,03 – 0,05 %, obsah popela 0,02 %, obsah
redukujících látek 0,01 %
Druhy cukru podle Zákona o potravinách
(Zdroj: Technologie cukru, prof. Pavel Kadlec)
Skupina
Podskupina
Cukr extra bílý
krystal - směs krystalů stejnoměrného zrnění, volně sypká
krupice - směs menších nebo rozdrcených krystalů, stejnoměrného zrnění,
volně sypká
moučka - volně sypaná směs jemně mletých drcených krystalů
Cukr bílý
krystal
krupice
moučka
Cukr polobílý
krystal
krupice
moučka
Cukr moučka s obsahem protihrudkujících látek (= druh škrobu, přídavek nejvýše 3 %)
Tvarovaný cukr
kostky, bridž, homole
Cukr s přísadami
Přírodní cukr
sypký, zrnitý, světle žlutý krystal
Kandys
směs velkých krystalů a srostlic žluté až hnědé barvy
Tekuté výrobky
invertovaný sirob
Karamel
Chemické a fyzikální požadavky na jakost krystalového cukru (podle Věstníku Evropské unie)
Parametr
Cukr extra bílý
Cukr bílý (cukr)
Cukr polobílý
Polarizace (°Z)
min. 99,7
min. 99,7
min. 99,5
Invertní cukr (%)
max. 0,04
max. 0,04
max. 0,1
Úbytek hmotnosti
max. 0,06
max. 0,06
max. 0,1
sušením (%)
Zpracování vedlejších produktů
Vyslazené řízky
Řízky
Lisované
Sušina
10 -15
Lisované na vyšší sušinu
19 - 25
Sušené
88 - 90
Řepná vláknina
88 – 90
Použití
přímé krmení, silážování (velké ztráty)
silážování (min. ztráty, výborná kvalita a výživná
hodnota, mezistupeň k sušení
granulované krmivo, pelety
doplněk vlákniny v lidské výživě (dietetikum,
prevence civilizačních chorob)
Vliv technologie lisování řízků na jejich kvalitu:
Sušina 15 – 25 % (maximálně 30 – 35 %)
Účinnost lisování ovlivněna:
teplotou (50 – 55 °C)
pH (5,8 – 6,0), čím nižší pH tím lepší vylisování řízků
rozpustný pektin a jeho rozkladné produkty
Sušení řízků:
Dlouhodobý způsob konzervace
Při vlhkosti 10 – 12 % lze skladovat bez nebezpečí znehodnocení
Výborná stravitelnost (krmné směsi)
Vysoce energeticky náročný proces (1/3 spotřeby energie celého cukrovaru – využití
bioplynu; snižení spotřeby energie)
Bubnové sušárny (horké kouřové plyny, teplota 450 – 900 °C, spotřeba tepla 3000 –
3500kJ/kg)
Melasa
Řepná melasa
Sacharizace 80 -85 %, čistota 60 – 65 %, popel 10%
pH vyšší než 8,3
při skladování melasy je nutná S = 80 %
Cukerné složení: kromě sacharosy obsahuje též glukosu a fruktosu a raffinosu
Raffinosa
Trisacharid – gal, glc, frk
Prebiotika  probiotika
ostatní galaktooligosacharidy odvozené od raff –
další jednotky gal
stachyosa: gal+raff,
verbaskosa: gal+gal+raff,
Betain
Trimethylglycin (N-trimethylovaná aminokyselina)
Kofaktor při methylaci - donor methylových skupin (např. syntéza
neurotransmiterů dopaminu a serotoninu, nebo biosyntéza
melatoninu, součást koenzymu Q10, účastní se řady biosyntézy řady
biologický významných molekul)
Získáváni betainu z melasy – kontinuální chromatografická separace
(ionexy)
Soli – vápník, draslík, chloridy, šťavelany, chloridy – většinou z původní suroviny, nebo
zakoncentrovány z technologie.
Použití melasy z řepy
Nepoživatelná pro lidi
Zkrmování
Surovina pro biotechnologie (líh, droždí, krmné kvasnice, organické kyseliny – citrónová,
mléčná, ocet, organická rozpouštědla, aminokyseliny)
Izolace dusíkatých látek (betain, AK)
Vycukerňování melasy (oddělení sacharosy ve formě sacahrátu vápenatého – Steffův postup,
nebo odstranění necukrů pomocí ionexů – demineralizace nebo iontová exkluze, cukerná
frakce se zpracuje na tekutý cukr, necukerná jako krmivo, hnojivo)
Řepný a třtinový cukr
Sloţení cukrové třtiny
Obsah sacharosy 13 – 17 %
Čistota šťávy 81 – 85 %
Výnos třtiny 40 – 70 t/ha
Nutno zpracovat do 48 h po sklizni
Výroba cukru z třtiny:
Mlýny – rozdrcení stonků třtiny
Čeření – nižší přídavek vápna, nižší teplota, jinak dochází k rozkladu invertního cukru (horší jakost
šťáv), prakticky neutrální oblast (odstraní se vosky, tuky, vláknina, nečistoty)
Další technologie podobná jako u řepy: šťáva se zahustí na vakuových odparkách, pak se sváří na
cukrovinu (zrniče), po odstředění se matečný sirob (melasa) vrací zpět do zrniče a to i třikrát – různé
typy třtinové melasy.
S každou krystalizací klesá obsah cukru v melase, ale narůstá barva a obsah solí.
Třtinová melasa
Obsahuje oxid siřičitý (konzervant) – přidává se během extrakce mleté třtiny (pouze při zpracování
zralé třtiny se SO2 nepřidává – pak i melasa je bez něj)
Tři typy melasy
– první melasa (z první krystalizace, nejvyšší obsah cukru, jemná chuť))
– druhá melasa (z druhé krystalizace, tmavší barva, méně cukrů, nahořklá
chuť)
– „black strap“ (zadinová melasa, černá barva, třetí var, hustá, skoro
nepoživatelná)
Obsahuje: cukr, vitamíny (B6) a minerály (vápník, hořčík, draslík a železo, ale
i mangan, měď a selen)
Některé pověry spojené s kvalitou cukru:
Med a hnědý cukr (nerafinovaný) je zdravější neţ bílý cukr…
Hnědý cukr (nerafinovaný) je zdravější neţ bílý cukr…
Třtinový cukr je zdravější neţ řepný cukr…
3,92
0,050
1
-0,030
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
Profil sacharidů v medu (modrá barva) a bonbonářském sirupu (černá barva), HPEAC-PAD.
3. ŠKROB A VÝROBKY ZE ŠKROBU
Nutriční hodnota škrobu
Škrob
Amylosa (lineární, barví jodový roztok modře, obsah popela: 0,03 %)
Amylopektin (rozvětvený, I2 barví červenofialově, obsah popela: 0,2 %)
Konkurence cukru (sacharosy)
ČR: bramborový, pšeničný škrob
USA: kukuřičný
Výrobky ze škrobu
1.
2.
3.
4.
38,72
39,57
41,22
4 1,43
37,75
38,60
35,40
36,20
33,50
33,65
sacharosa - 10,23
8,90
6,98
8,98
2
fruk tosa - 5,52
0,100
3,93
1,72
1,75
2,28
2,502,47
2,72
0,150
11,43
sacharosa - 10,27
0,200
31,92
0,250
12,55
0,300
12,67
rafinosa - 13,12
stachyosa - 13,32
- 13,90
13,92
14,15
verbaskosa -verbaskosa
maltosa - 14,42
14,70
14,75
15,28
15,75
16,32
16,57
16,63
16,95 17,22
17,50
18,32
18,57
18,90
19,32
maltotriosa - 19,93
maltotetraosa - 20,30
20,77
21,37
21,68
22,03
22,45
22,58
22,83
23,15
maltopentaosa - 23,23
23,80
24,43
24,73
25,30
25,30
25,72
26,13
maltohexaosa - 26,45
26,90
27,50
27,97
28,30
maltoheptaosa - 28,73
0,350
30,47
0,400
30,20
30,62
maltotetraosa - 20,55
0,450
Produkty frakcionace škrobu (amylosa, amylopektin)
Termicky modifikované (extrudované škroby)
dextriny (rozpustné ve vodě, produkty hydrolýzy škrobu)
modifikované škroby (chemicky, enzymově, termicky, oxidované):
Oxidovaný škrob (E1404) oxidace NaClO; nízká viskozita při vaření, vysoká při chlazení
Použití: zahušťovadlo, stabilizátor, kuchyňské koření, želé v cukrovinkách, mražené
krémy, zlepšuje vaznost těsta, obalování ryb a masa
40,0
5. substituované škroby (ethery, estery, zesítěné škroby)
E1410 fosforečnan monoester (rozpustný za studena, vysoká vaznost vody – kečupy,
pomazánky, majonézy, zmrzliny)
E1450 okternylsukcinát, ester (zahušťovadlo – masný průmysl, nahrazení žloutků, pekárenství
– vytváří elasticitu těsta, povrchy odpuzující vodu)
E1440 hydroxypropyl škrob – zahušťovadlo, stabilizátor (ether)
E1412 fosforečnanový diester, zesítěný škrob – rozpustné buď za tepla nebo studena (paštiky,
džemy)
E 1422 Acetylovaný škrobový adipát
E 1442 Hydroxypropylether fosfát
6. hydrolyzáty škrobu
Škrobové sirupy, glukosa, maltosa
Použití: 50 % potravinářský průmysl (mlékárenství – jogurty, pekárenství, masný průmysl,
konzervárenství
Glukosové, fruktosové sirupy (kyselá, enzymová hydrolýza), různý DE
Glukoso-fruktosové sirupy (glukosoisomerasa) HFCS = isoglukosa (číslo – obsah fruktosy)
Fruktosa – nutriční hodnota a pověry s ní spojené…
Vliv technologických operací na vlastnosti a kvalitu škrobu – uplatnění
moderních procesů
Zpracování škrobových sirupů (hydrolýza škrobu na glukosu a isomerace glukosy na fruktosu
pomocí enzymů)
UF - separace a koncentrování enzymů - dají se znovu použít.
Rafinace hydrolyzátů - čištění, odbarvování, odstranění tuku (kukuřičné sirupy), bílkovin,
koloidních částic, suspendovaných částic.
Čištění odpadních vod
Membránový reaktor
- výroba HFCS (high fructose corn syrups)
Dutá vlákna (hollow fibres )
-amylasa a glukoamylasa přidány do substrátu a filtrovány
Nevýhody tradiční (vsádkové) výroby:
nízká výtěžnost
vysoké objemy reakčních směsí (vysoké investiční náklady)
variabilita produktu vsádka od vsádky
nízké využití enzymu
Schéma výroby škrobových sirupů
(Zdroj: Cheryan M., Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technomic Pub. Co., 1998)
Membránové reaktory
(Zdroj: Paolucci-Jeanjean D. et al. (1999): Starch/Stärke 51, No. 1, pp. 25 – 32)
4. ČOKOLÁDA
Historie
Sloţení čokolády z hlediska výţivy
Kakao – pozitivní vliv na prevenci srdečních onemocnění a možná některých druhů rakoviny
Čokoláda – vysoká energetická hodnota (polárnící, průzkumnící, vojáci)
Obsahuje všechny základní živiny: cukry, tuky, proteiny (ne v ideálním poměru)
Tuky v čokoládě – kakovém másle
(Zdroj: The Science of Chocolate, Stephan T. Beckett, 2008, The Royal Society of Chemistry,
Cambridge):
34 % stearová kyselina (minimální vliv na produkci cholesterolu)
34 % kyselina olejová (snižuje hladiny cholesterolu v krvi)
27 % palmitová kyselina (nasycená mastná kyselina – zvyšuje hladinu cholesterolu v krvi)
Sacharidy v čokoládě
– tvoří až polovinu hmotnosti čokolády
Sacharosa (přidaná)
Laktosa (z mléka)
Někdy glukosa (přidává se pro snížení sladké chuti)
Polysacharidy – vláknina z kakaa
Bílkoviny
Přidané mléčné bílkoviny mají větší nutriční význam než ty, které jsou přítomny v kakau.
Další látky
Polyfenoly – Tanin (barva a chuť čokolády) ale také antibakteriální a anti-enyzmatické účinky
Flavanoly (epikatechin, katechin, prokyanadin) - antioxidanty
Antioxidační látky – co to je?
Obsah antioxidantů se vyjadřuje pomocí hodnot ORAC „oxygen radical absorbing capacity“
ORAC některých potravin
(Zdroj: Julie Pech, The Chocolate Therapist, John Wiley & Sons, New Jersey 2010)
Potravina
Kakaový prášek
(nezpracovaný Holandským způsobem)
Acai bobule
Hořká čokoláda
Mléčná čokoláda
Sušené švestky
Červené víno (100 ml)
Granátové jablko
Hrozinky
Borůvky
Ostružiny
Kapusta
Brusinky
Jahody
Špenát
Maliny
Pomeranče
Hroznové víno modré
Paprika červená (kapie)
Alkaloidy
Theobromin
Kofein
2-fenylethylamin
Anandamid (N—arachidonoylethanolamid)
Minerální látky
Hořčík, železo, měď, vápník (mléčná čokoláda)
jednotky ORAC na 100 g
34 396
18 500
13 120
6 740
5 770
3 524
3 307
2 830
2 400
2 035
1 770
1 750
1 540
1 260
1 220
750
739
710
Čokoláda a pověry s ní spojené:
Čokoláda způsobuje akné…
Čokoláda obsahuje velké mnoţství kofeinu…
Spotřeba čokolády ve světě (kg/ osobu . rok)
(Zdroj: Technologie čokolády a cukrovinek, prof. Jana Čopíková
http://www.chokladkultur.se/facts.htm)
Spotřeba čokolády v ČR
(Zdroj: http://zpravy.kurzy.cz/161038-spotreba-cokolady-v-cr-vzrostla/)
•
•
•
•
•
ovlivněna aktuální politickou a sociálně-ekonomickou situací
od roku 2000 vzrostla téměř o čtvrtinu
dnes průměrně okolo 5,2 kg / rok . obyvatel
vzrůstá zájem o kvalitní hořkou čokoládu
aktuálně vzrůstající vývoj konzumace čokolády v ČR
Adaptogenní vlastnosti čokolády
adaptogeny – přírodní látky pomáhající organismu překonávat stresující podmínky
– flavonoidy, methylxanthiny
– zdrojem kakaové boby
–
–
–
–
–
–
obsah v čokoládě přímo úměrný obsahu kakaových součástí
zpomalování horšení kognitivních funkcí v pozdějším věku
snížení rizika vzniku ischemické choroby srdeční
snížení rizika vzniku a rozvoje preeklampsie
mírné povzbudivé účinky
protektivní antioxidační účinek
Druhy čokolád
Čokoláda = suspenze kakaové sušiny a sacharosy v kapalné fázi (kakaové máslo)
Bílá čokoláda – neobsahuje kakaový prášek (pouze kakaové máslo), tj. ani žádné antioxidanty 
Tmavá čokoláda (obsah kakaa víc než 60 %) – pozitivní vliv na zdraví, ostatní diskutabilní
Mléčná čokoláda – obsahuje mléčné bílkoviny
Další členění: bez přísad, s přísadami, na vaření, plněná
Sloţení čokolád - nutrienty
(Zdroj: The Science of Chocolate, Stephan T. Beckett, 2008, The Royal Society of Chemistry,
Cambridge)
Typ:
Hořká
Mléčná
Bílá
Energie (kcal)
530
518
553
Bílkoviny (g)
5
7
9
Cukry (g)
55
57
58
Tuk (g)
32
33
33
Vápník (mg)
32
224
272
Hořčík (mg)
90
59
27
Ţelezo (mg)
3
2
0,2
Sloţení čokolád – sloţky
(Zdroj: Technologie čokolády a cukrovinek, prof. Jana Čopíková)
Obsah sloţek:
Hořká
Mléčná
Kakové máslo
Tuku prostá
kakaová sušina
Celková kakaová
sušina
Mléčný tuk
Celkový tuk
Mléčná sušina
Mouka/škrob
Bílá
Horká
„a la taza“
18
14
2,5
20
-
18
14
35
25
-
35
-
3,5
25
14
-
3,5
14
-
max. 8
Srovnání sloţení čokoláda  čokoládová poleva
(Zdroj: Technologie čokolády a cukrovinek, prof. Jana Čopíková)
Vliv technologických operací na kvalitu čokolád
Faktory ovlivňující kvalitu čokolády a čokoládových cukrovinek:
1. Kvalitní kakaové boby
2. Homogenní pražení
3. Dokonalé zjemňování
4. Dostatečná doba výkonného konšování
5. Dokonalá temperace
6. Skladování kolem 18 – 20 °C
Technologické schéma výroby čokolády
(Zdroj: Technologie čokolády a cukrovinek, prof. Jana Čopíková)
Válcování
Válcovací stolice – zjemňování a změna konzistence čokoládové hmoty, chlazení válců na 32-35 °C
Konšování:
mléčná čokoláda: 24 h, 45-60° C
hořká čokoláda: 48 h, 55-85° C
Fáze: suché konšování (6-12 h)
tekuté konšování (10 h)
homogenizace
Účinek:
úplná homogenizace
snížení viskozity
snížení obsahu nižších mastných kyselin (kyselina octová)
vytvoření typické čokoládové chuti
Temperace
– krystalizace kakaového másla
5. CHEMICKÉ ZMĚNY PŘI ZAHŘÍVÁNÍ SACHARIDŮ
Zahřívání potravin:
–
–
–
–
–
Maillardovy reakce
karamelizace
oxidace lipidů
tvorba heterocyklických aminů, nitrosaminů a polycyklických aromatických uhlovodíků
tvorba akrylamidu a 5-hydroxymethyl furfuralu (HMF)
Karamel (E 150)
Výroba:
Řízené (tlak a teplota) zahřívání cukrů s přídavkem dalších látek (např. aminokyseliny, organické
kyseliny obsahující dusík)
Barvivo
Celá řada látek
5-hydroxymethyl furfural (HMF)
Produkt Maillardových rekcí nebo karamelizace (dehydrogenace sacharidů při zahřívání, kyselé pH,
přítomnost N)
V čerstvých potravinách se prakticky nevyskytuje
Nachází se: med, UHT mléko, ovocné džusy, ocet, džemy, sušenky, pečivo, alkoholické nápoje,
pražená káva, sušené ovoce
Testuje se jeho možná karcinogenita
Ve vysokých koncentracích je cytotoxický, dráždí sliznice, oči, horní cesty dýchací
Nebylo prokázáno, že představuje potenciální zdravotní riziko (příjem v potravě, 5 – 10 mg/den, je
daleko nižší než povolená denní dávka)
Hlavní riziko je jeho přeměna na SMF sulfoxymethyl furfural (v buňkách) – mutagenní
Vliv technologie na obsah HMF:
- nízké pH při výrobě pečiva – nižší obsah HMF
Obsah HMF ve vybraných potravinách (mg/kg)
(Zdroj: Capuano E., Fogliano V. (2010): Acrylamide and 5-hydroxymethylfurfural (HMF): A review
on metabolism, toxicity, occurrence in food and mitigation strategies. LWT - Food Science and
Technology 44, 793-810)
Potravina
Obsah HMF (mg/kg)
Káva
Čekanka
Slad
Ječmen
Med
Pivo
Džem
Ovocné džusy
Červené víno
Sušenky
Chléb (bílý)
Müsli (cereálie)
Sušené ovoce
Dětská strava.
(obsahující obiloviny)
100-1900
200-22500
100-6300
100-1200
10.4-58.8
3.0-9.2
5.5-37.7
2.0-22.0
1.0-1.3
0.5-74.5
3.4-87.7
6.9-240.5
25-2900
0-57.18
Akrylamid
Obsah akrylamidu ( g/kg) ve vybraných potravinách
(Zdroj: Capuano E., Fogliano V. (2010): Acrylamide and 5-hydroxymethylfurfural (HMF): A review
on metabolism, toxicity, occurrence in food and mitigation strategies. LWT - Food Science and
Technology 44, 793-810)
Průměrný obsah
( g/kg)
Maximální mnoţství
( g/kg)
Sušenky
317
4200
Chléb
136
2430
Müsli (cereálie)
Dětská strava
(obsahující obiloviny)
Káva
156
1600
74
353
253
1158
Hranolky
350
2668
Chipsy (bramborové)
628
4180
Doma uvařené
bramborové jídlo
319
2175
Potravina
Snížení obsahu akrylamidu – strategie (většinou ve fázi pokusů a studií, laboratorní a poloprovozní
měřítko)
2002 Švédsko – objevili tuto sloučeninu v potravinách, u kterých
dochází k zahřívaní sacharidů (chipsy, káva a chléb), teploty nad
100 °C
Toxicita – neurotoxin (velmi reaktivní)
Toxický v dávkách mg/kg (ale možná kumulace v organismu)
Možný karcinogen
Odhadovaný denní příjem v potravě: 0.3-2.0 g/kg tělesné váhy (obecná populace)
(Zdroj: TheWorld Health Organization)
6. MODERNÍ POSTUPY PŘI ZPRACOVÁNÍ NÁPOJŮ – PIVO, VÍNO
Použití membránových separací
Reverzní omóza (technologie vína)
Ultrafiltrace (pivovarství, výroba vína)
Pervaporace (nealkoholická piva)
Ultrafiltrace (UF)
přečištění moštu před fermentací (= odstranění koloidů, vysokomolekulárních taninů, polysacharidů,
zákalu, proteinů, suspendovaných pevných látek, polyfenolů, mikroorganismů)
UF vína i piva – zvýšení stability produktu (nahrazení svíčkových filtrů, filtrace s křemelinou)
Mikrofiltrace (MF)
Cross-flow filtrace mladiny (doplněk k vířivým kádím)
MF – po fermentaci (= odstranění kvasinek, náhrada svíčkových filtrů a filtrace s křemelinou)
(Zdroj: Cheryan M., Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technomic Pub. Co., 1998)
Pervaporace (PV)
- nealkoholická piva
Reverzní osmóza (RO)
Vinařství – zahuštěni moštu před fermentací (nedocukřuje se mošt sacharosou)
Permeace plynů
Odstranění přebytečného CO2 z piva
Čištění, sušení a skladování CO2
Aerace mladiny
(Zdroj: O´Shaughnessy C., McKechnie M. (1996): The Brewer, March 1996, pp. 105 - 110.)
Download

Cvičení 2