الكيمياء والمواد الغذائية واستخداماتها

كيمياء الغذاء

كيمياء الغذاء هي دراسة العمليات والتفاعلات الكيميائية لجميع المكونات البيولوجية وغير البيولوجية للغذاء.

تشمل المواد البيولوجية أيضًا عناصر ، مثل اللحوم والدواجن والخس والحليب ، على سبيل المثال.

إنه مشابه للكيمياء الحيوية في مكوناته الرئيسية ، مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات.

ولكنه يشمل أيضًا مجالات مثل الماء والفيتامينات والمعادن والإنزيمات والمضافات الغذائية والنكهات والألوان.

يتضمن هذا النظام كيفية تغيير المنتجات في ظل تقنيات معالجة أغذية معينة وطرق تحسين أو منع حدوثها.

أحد الأمثلة على تحسين العملية هو تعزيز تخمير منتجات الألبان بالكائنات الحية الدقيقة ، والتي تحول اللاكتوز إلى حمض اللاكتيك.

مثال على منع هذه العملية هو إيقاف اللون البني على سطح التفاح الطازج ، باستخدام عصير الليمون أو أي مياه حمضية أخرى.

تاريخ موجز لكيمياء الغذاء.

نشأ النهج العلمي للغذاء والتغذية مع الاهتمام بالكيمياء الزراعية في أعمال JG Wallerius و Humphry Davy وآخرين.

على سبيل المثال ، نشر ديفي عناصر الكيمياء الزراعية ، في محاضرة ، لمجلس الزراعة (1813 م) في المملكة المتحدة.

التي من شأنها أن تكون بمثابة أساس للمهنة في جميع أنحاء العالم ، ودخول نسختها الخامسة.

تضمنت الأعمال السابقة عمل Carl Wilhelm Scheele ، الذي عزل حمض الماليك عن التفاح في عام 1785.

تمت ترجمة ونشر بعض النتائج التي توصل إليها ليبيج حول كيمياء الطعام بواسطة Eben Horsford في Lowell ، ماساتشوستس ، في عام 1848.

في عام 1874 م تم تشكيل الجمعية العامة للمحللين بهدف تطبيق الأساليب التحليلية لصالح الجمهور.

الذي بنى تجاربه المبكرة على الخبز والحليب والنبيذ ، وكان مهتمًا أيضًا بجودة الإمدادات الغذائية ، وخاصةً مسائل الغش وتلوث الطعام.

سيؤدي تطوير الكليات والجامعات في جميع أنحاء العالم أيضًا إلى التوسع في كيمياء الأغذية وكذلك أبحاث المغذيات.

على وجه الخصوص ، تجربة الحبوب الواحدة خلال 1907-1911 مهمة لمزيد من البحث من قبل هارفي دبليو وايلي في وزارة الزراعة الأمريكية.

في أواخر القرن التاسع عشر ، لعب دورًا مهمًا في إنشاء إدارة الغذاء والدواء الأمريكية في عام 1906 م.

أنشأت الجمعية الكيميائية الأمريكية قسم الكيمياء الزراعية والغذائية في عام 1908 ، بينما أنشأ معهد تقنيي الأغذية قسم كيمياء الأغذية في عام 1995.

غالبًا ما يتم استخلاص مفاهيم كيمياء الأغذية من الريولوجيا ونظريات ظواهر النقل والديناميكا الحرارية الفيزيائية والكيميائية.

الروابط الكيميائية ، قوى التفاعل ، ميكانيكا الكم ، حركية التفاعل ، علم البوليمرات الحيوية ، والتفاعلات الغروانية.

وانتقالات الزجاج والمواد الصلبة المجمدة / المضطربة أو غير المتبلورة ، والتي تشكل الكيمياء الفيزيائية للغذاء هي المنطقة الأساسية لها.

الماء في النظم الغذائية

يعد الماء أحد المكونات الرئيسية للغذاء ، والذي يمكن أن يشمل من 50٪ في منتجات اللحوم إلى 95٪ في منتجات الخس والملفوف والطماطم.

إنه أيضًا مكان رائع لتنمو البكتيريا وتفسد الطعام إذا لم تتم معالجتها بشكل صحيح ، وإحدى الطرق التي يتم بها قياس ذلك في الطعام.

يعتبر النشاط المائي مهمًا جدًا لعمر التخزين للعديد من الأطعمة أثناء المعالجة.

أحد مفاتيح الحفاظ على الطعام في معظم الحالات هو تقليل كمية الماء أو تغيير خصائص الماء لتحسين العمر الافتراضي.

تشمل هذه الطرق التجفيف والتجميد والتبريد. يتضمن المجال أيضًا “المبادئ الفيزيوكيميائية للتفاعلات والتحولات التي تحدث أثناء معالجة الأطعمة ومناولتها وتخزينها”.

الكربوهيدرات في الحميات الغذائية

يشكل السكروز 75٪ من العالم البيولوجي و 80٪ من إجمالي المدخول الغذائي للاستهلاك البشري وهو السكروز. [بحاجة لمصدر].

أبسط نسخة من الكربوهيدرات هو أحادي السكاريد يحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين بنسبة 1: 2: 1 وفقًا للصيغة العامة CnH2nOn ، حيث n هي 3 على الأقل.

الجلوكوز هو مثال على أحادي السكاريد مثل الفركتوز ، عندما يتم دمجه بالطريقة الموضحة في الصورة أدناه.

كما يتكون السكروز ، وهو أحد منتجات السكر الأكثر شيوعًا الموجودة في النباتات.

يتم أيضًا تكوين سلسلة من السكريات الأحادية لإنتاج السكريات. وتشمل هذه السكريات البكتين ، والديكستران ، والأجار ، والزانثان. يقاس محتوى السكر عادة بالدرجات بركس.

الدهون في الحميات الغذائية

يشمل مصطلح الدهن مجموعة متنوعة من الجزيئات ، وإلى حد ما هو جامع للمركبات غير القابلة للذوبان ، أو القابلة للذوبان في الماء نسبيًا ، أو المركبات غير القطبية ذات الأصل البيولوجي.

بما في ذلك الشموع والأحماض الدهنية (بما في ذلك الأحماض الدهنية الأساسية) والفوسفوليبيدات المشتقة من الأحماض الدهنية.

وكذلك هي الشحميات السفينغولية والجليكوليبيدية والتربينويدات ، مثل الرتينويدات والمنشطات.

بعض الدهون عبارة عن جزيئات أليفاتية خطية ، في حين أن البعض الآخر له هياكل حلقية ، وبعضها عطري.

بعضها ليس مرنًا ، وبعضها صلب ، ومعظم الشحوم لها قطبية معينة.

بالإضافة إلى كونها غير قطبية بشكل عام ، فإن معظم بنيتها غير قطبية أو كارهة للماء (“تخاف من الماء”).

مما يعني أنه لا يتفاعل بشكل جيد مع المذيبات القطبية مثل الماء ، وجزء آخر من بنيته هو قطبي أو محب للماء (“محب للماء”).

تميل إلى الارتباط بالمذيبات القطبية مثل الماء ، وهذا يجعلها أمفيباثيك (تحتوي على جزيئات كارهة للماء ومحبة للماء).

في حالة الكوليسترول ، فإن المجموعة القطبية هي مجرد OH (هيدروكسيل أو كحول).

اتبع أيضًا:

البروتينات الغذائية في الحميات الغذائية.

تشكل البروتينات أكثر من 50٪ من الوزن الجاف للخلية الحية المتوسطة. [بحاجة لمصدر]إنها جزيئات ضخمة شديدة التعقيد تلعب دورًا أساسيًا في بنية ووظيفة الخلايا.

يتكون بشكل أساسي من الكربون والنيتروجين والهيدروجين والأكسجين وبعض الكبريت ، وقد يحتوي أيضًا على الحديد أو النحاس أو الفوسفور أو الزنك.

البروتينات ضرورية للنمو والبقاء في الغذاء ، وتختلف المتطلبات حسب عمر الشخص وعلم وظائف الأعضاء (على سبيل المثال ، الحمل).

يتم الحصول على البروتين بشكل عام من مصادر حيوانية: البيض والحليب واللحوم ، والمكسرات والحبوب والبقوليات توفر مصادر نباتية للبروتين.

يستخدم مزيجًا من البروتينات النباتية للحصول على حصة كاملة من البروتين النباتي.

تم الكشف عن حساسية البروتين ، مثل حساسية الطعام ، باستخدام اختبار ELISA.

الانزيمات في النظم الغذائية

الإنزيمات عبارة عن محفزات كيميائية حيوية تُستخدم في عمليات تحويل مادة إلى أخرى وتشارك في تقليل مقدار الوقت والطاقة اللازمين لإكمال عملية كيميائية.

تستخدم العديد من جوانب صناعة الأغذية المحفزات ، بما في ذلك الخبز والتخمير ومنتجات الألبان وعصائر الفاكهة لصنع الجبن والبيرة والخبز.

الفيتامينات في الحميات الغذائية

الفيتامينات هي عناصر غذائية مطلوبة بكميات صغيرة لتفاعلات التمثيل الغذائي الأساسية في الجسم.

وتنقسم أيضًا إلى مواد غذائية قابلة للذوبان في الماء (فيتامين ج) أو قابلة للذوبان في الدهون (فيتامين هـ).

يمكن أن يمنع الإمداد الكافي من الفيتامينات أمراضًا مثل البري بري وفقر الدم والاسقربوط.

أثناء تناول جرعات زائدة من الفيتامينات ، يمكن أن يسبب الغثيان والقيء أو حتى الموت.

المعادن في الحميات الغذائية

المعادن الغذائية الموجودة في الطعام كبيرة ومتنوعة ، وكثير منها ضروري للوظيفة ، في حين أن العناصر النزرة الأخرى يمكن أن تكون خطيرة إذا استهلكت بكميات زائدة.

المعادن السائبة ذات المدخول اليومي المرجعي (RDI ، أعلى من الكمية اليومية الموصى بها) التي تزيد عن 200 مجم / يوم هي الكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم.

على الرغم من أن المعادن النزرة المهمة (أقل من 200 ملغ / يوم) هي النحاس والحديد والزنك ، إلا أنها توجد في العديد من الأطعمة.

المضافات الغذائية

المضافات الغذائية هي مواد تضاف إلى الطعام للحفاظ على النكهات وتحسين الطعم والمظهر وهذه العمليات قديمة.

مثل إضافة الخل إلى التخليل أو كمستحلب لخلطات الاستحلاب مثل المايونيز ، وعادة ما يتم سردها “برقم E” في الاتحاد الأوروبي.

أيضًا GRAS (“معترف بها عمومًا على أنها آمنة”) من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية.

نختار لك: