Хранителните структури са сложни: те варират от сложните самосглобяеми структури, присъстващи в растителната и животинската тъкан, до сглобяемите структури, генерирани в преработените храни.
Свързани термини:
- Бионаличност
- Липиди
- Въглехидрати
- Ензими
- Храносмилане
- Обработка на храна
- Протеини
- Полизахариди
Изтеглете като PDF
За тази страница
Въведение
V.J. Morris, K. Groves, в Food Microstructures, 2013
Хранителните структури са сложни: те варират от сложните самосглобяеми структури, присъстващи в растителната и животинската тъкан, до сглобяемите структури, генерирани в преработените храни. Структурите на храните се променят с времето. Повечето хора ще бъдат запознати с омекотяването на ягоди или домати при узряването или загубата на хрупкавост на крушите и ябълките при съхранение, свързана с постепенното разпадане на техните структури. Всички преработени храни имат краен срок на годност, често свързан с влошаване на вътрешната им структура. В сегашния климат на загриженост за здравето, затлъстяването, екологичните проблеми, недостига на отпадъци и храни, срокът на годност и качеството на преработените храни е от ключово значение. Разбирането как съставките съставляват структурата на храните и как тази структура се променя по време на живота или по време на хранене ще играе важна роля в развитието и управлението на хранителната индустрия.
Измерване на хранителната текстура и потребителски избор
Мелиса Джелтема,. Дженифър Вахалик, в Референтен модул в науката за храните, 2017
Синопсис
Структурата на храната, структурата на храната и предпочитанията и изборите на потребителските продукти са неразривно свързани. Разбирането на връзките между тях обаче е трудно поради някои основни фактори, които са идентифицирани едва наскоро. Сред тях са (1) индивидите ядат храни по различен начин и как се ядат храните влияе върху оценката на текстурата и харесването на текстурата; (2) индивидите могат да бъдат групирани според поведението им в устата (MB), което може да се използва за разбиране и обяснение на някои от вариациите, наблюдавани при оценката и харесването на текстурата; и (3) текстурата не е статична и се променя, когато продуктът се яде, като по този начин се променя оценката на текстурата и харесването на продукта върху хапката. Изследванията за измерване на текстурата се провеждат от различни дисциплини: сензорни, изследователи на продукти в MB и устна обработка. Тази статия предоставя информация за методите и резултатите от изследванията на всяка група и как те допринасят за разбирането на структурата на храната, измерването на текстурата и предпочитанията и избора на продукта.
Млечни протеини: бъдещето
Майк Боланд, в Млечни протеини, 2008 г.
Материалознание и нанотехнологии
Структурата на храната е важна във всички мащабни измерения за сензорните свойства на храната (включително текстурата, усещането за уста и освобождаване на вкуса) и може да има важен ефект върху освобождаването на хранителни вещества и бионаличността (Parada и Aguilera, 2007). Все по-често се обръща внимание на подходите към науката за материалите за разбиране и потенциално управление на тези ефекти. Пример за това е физиката на меките материали, прилагани върху храната (Mezzenga et al., 2005).
Потенциалното приложение на нанотехнологиите и нанонауките върху храните вероятно ще се превърне във важна област поради гореописаните причини. Голяма част от структурата на храната с по-големи размери е следствие от наноструктурите. Малко вероятно е нано роботиката да бъде приложена към храните в обозримо бъдеще: независимо от значителните технически предизвикателства, може да се очаква общественото приемане да бъде основна бариера. Независимо от това, нанотехнологиите оказват значително въздействие върху науката за храните, отчасти чрез използването на нови усъвършенствани инструменти, които стават достъпни за подпомагане на научните изследвания на нанотехнологиите (Foegeding, 2006; Weiss et al., 2006).
Една от важните характеристики на нанотехнологиите е появата на самосглобяващи се молекулни надстройки (наноструктури). Оказва се, че храните естествено съдържат много такива системи, като примери са актиново-миозиновият комплекс в мускулните влакна на месото, гранули от нишесте в растителните храни и казеиновата мицела в млякото. Доказано е също, че суроватъчните протеини образуват самосглобяващи се системи при определени условия (Bolder et al., 2006; Graveland-Bikker и de Kruif, 2006).
Млечни протеини: бъдещето
Материалознание и нанотехнологии
Структурата на храната е важна във всички мащабни измерения за сензорните свойства на храната (включително текстурата, усещането за уста и освобождаване на вкуса) и може да има важен ефект върху освобождаването на хранителни вещества и бионаличността (Parada и Aguilera, 2007). Все по-често се обръща внимание на подходите към материалознанието към разбирането и потенциалното управление на тези ефекти. Пример за това е физиката на меките материали, прилагани към храната (Mezzenga et al., 2005; Ubbink et al., 2008).
Устна обработка
5 Преглъщане
След като структурата на храната е достатъчно трансформирана от оралните действия, се извършва последният етап на перорална обработка, поглъщане. Преглъщането се характеризира с транспортирането на хранителния болус от устната кухина в хранопровода и стомаха.
Предполага се, че сплотеността на хранителния болус идентифицира момента на поглъщане (Prinz & Lucas, 1997). Други са показали, че прагът на поглъщане не се определя единствено от размера на частиците и твърдостта. Предполага се, че физическите параметри еластичност, адхезивност и кохезивност и сензорният атрибут лепкавост са важни фактори при задействането на поглъщане на болус (Peyron et al., 2011). В допълнение, изследователите също са включили способността за лесно деформиране, разтягане и протичане, за да се изисква удобна лястовица с минимални орални усилия (Chen & Lolivret, 2011). Изглежда, че моментът за започване на преглъщането се решава от интегративен процес, който съчетава възприемането на няколко болусни свойства.
За здрави индивиди преглъщането се случва като естествена стъпка по време на процеса на хранене. Въпреки това, за група в неравностойно положение, включваща възрастни хора и пациенти, възстановяващи се от операции или страдащи от дисфагия, преглъщането може да предизвика задушаване или задушаване. По този начин всеки човек се стреми да получи критичен, оптимален размер на частиците, преди да погълне, за да избегне неблагоприятни ефекти като дишането на хранителни частици; алтернативите са избягване на трудни храни или поглъщане на недостатъчно приготвени храни.
Атомно-силова микроскопия (AFM) и свързани инструменти за изобразяване на храни и напитки на наномащаба
Грапавост на повърхността
За твърди хранителни структури грапавостта на повърхността определя отражението и разсейването на светлината и визуалния вид на пробите от храна. AFM е идеален инструмент за измерване за качествена или количествена оценка на грапавостта на повърхността. Този подход може да се използва за контрол на качеството или като научен инструмент за разбиране на ефектите от обработката върху повърхностната структура. Примери за този тип проучвания са използването на AFM за наблюдение на промените в повърхностната структура на продукти като шоколадови бонбони и сладкарски изделия. AFM може да се използва за характеризиране на наличието на повърхностни пори, наличие на вградено какаово масло или кристали захар и за проследяване на фазови преходи или кристализация и растеж по време на процеси като закаляване или съхранение на шоколад (Rousseau, 2007). Въпреки че тези видове изследвания рядко се публикуват в научната литература, използването на AFM предоставя инструмент за контрол на качеството, който може да се използва в индустриални лаборатории за изследване на произхода на производствените проблеми и за подпомагане на вътрешните изследвания и разработки на продукти.
Обективни и субективни аспекти на оценката на оралната текстура на храната
Ana Carolina Mosca, Jianshe Chen, в Референтен модул в науката за храните, 2016
Преглъщане
След като структурата на храната е достатъчно намалена от последователността на оралните действия, хранителният болус се транспортира от устната кухина във фарингеално-хранопровода. Преглъщането може да бъде разделено на три фази: орална, фарингеална и хранопроводна (Chen, 2009). Оралната фаза включва образуване на болус чрез смесване на хранителни частици със слюнка и транспортирането им до задната част на устната кухина. Другите две фази са рефлекторни процеси с по-кратка продължителност. Болусът се транспортира до дисталния хранопровод чрез свиване на фаринкса (фарингеална фаза) и по-нататък се транспортира към стомаха чрез първичната и вторичната перисталтика (фаза на хранопровода). Действието, извършено от различните органи, участващи в процеса на преглъщане, като език, фаринкс и меко небце (velum palatinum), може да бъде анализирано качествено и количествено чрез техники за изображения (Hiiemae and Palmer, 1999; Hiiemae, 2004; Okada et al., 2007).
Субективността на прага на преглъщане се предполага от някои проучвания. Когато Loret et al. (2011) сравняват характеристиките на болуса при субектите, авторите установяват, че различното водно съдържание и реологичните свойства характеризират момента на поглъщане. Този резултат доведе до заключението, че всеки индивид има свой собствен праг на преглъщане. Mioche et al. (2003) наблюдават голяма индивидуална вариабилност в характеристиките на болуса на пробите от месо, вариращи по жилавост и сочност. В момента на поглъщане някои болуси бяха жилави и съдържаха малко количество слюнка, докато други бяха добре раздробени с по-голямо количество слюнка. Тези резултати потвърждават, че прагът на преглъщане не е универсален. Корелация между размера на частиците на моделна храна (дъвчена 15 пъти и в точката на поглъщане) и способността на индивидите да възприемат размера на стоманени сфери между езика и небцето е описана от Engelen et al. (2004). Следователно може да се предположи, че оралната чувствителност е свързана с прага на преглъщане.
Хранителни и хранителни науки, приложения на магнитния резонанс
Структурна организация на храните
В областта на хранителната структура човек се стреми да разгадае структурната организация и динамика на компонентите в хранителните продукти. Това представлява предизвикателство поради големия обхват на разстоянието и сроковете, които са включени. Сравнително прост пример е даден на фигура 3 (а), където са представени различните (по дължина) скали на структурна организация в зърнените култури. Нишестето в зърнените зърна, като пшеница и ориз, например е организирано в нишестени гранули, които съдържат аморфни области, както и домейни, където нишестените вериги са организирани в спиралови структури. Всички тези структурни нива са от значение, когато зърнените култури се преработват в годни за консумация храни, какъвто е например случаят при готвене на ориз или при приготвяне на тесто и накрая хляб. В рамките на науката за храните се използва набор от спектроскопични и микроскопични техники, но както е показано на Фигура 3 (б), ЯМР се отличава, като покрива практически всички скали на дължината и способността си да оценява динамични събития, особено тези, включващи вода, в неинвазивен начин.
Фигура 3. Преглед на скалите на дължината, които могат да се срещнат в зърнените материали и продукти. (а) Зърнени култури като пример за хранителни материали със структура и динамика, срещащи се в различни мащабни дължини. (б) Работни диапазони на магнитно-резонансна спектроскопия и методи за изобразяване.
Свързване на хранителната микроструктура със сетивното качество
17.1 Въведение: значение на изучаването на връзката между хранителните микроструктури и сензорните свойства
Устната обработка на хранителните структури е важна за пълното разбиране на връзката между хранителната микроструктура и сензорното възприятие. В зависимост от различни свойства на хранителния материал той се обработва по различни начини, напр. той е неблагоприятен или дъвче, нагрява се или се охлажда до телесна температура и се смесва със слюнка, която е силно сложна течност, съдържаща различни биополимери, ензими, имунопротеини, соли и рН-буферна система. В резултат на това физическото състояние на продукта, както се възприема в устата, често е доста различно от състоянието му преди консумация. Обработката също е интерактивна; в зависимост от начина, по който храната реагира на устата, както усещат сензорните рецептори, обработката ще бъде коригирана. Освен това, след поглъщане остатъците от храната в устата ще доведат до вторичен усещане и послевкус, значението на които често се подценява.
Подходите, които правят продукта много стабилен на рафта (висока микробна безопасност и висока структурна стабилност), често водят до неприятни вкусове или неприемливо усещане за уста или вторично усещане. Например, продукт може да бъде направен много стабилен микробиологично чрез интензивна стерилизация и да му бъде удължен срок на годност чрез стабилизиране на микроструктурата в твърд еластичен гел, но желаните сензорни свойства на оригиналния продукт ще бъдат загубени. Следователно трябва да се намери оптимум в изискванията за стабилност преди консумация и поведението и структурната нестабилност в устата (фиг. 17.1). Този процес на оптимизация може да бъде силно подкрепен от знания, свързани със сензорното възприемане на продукта с неговия състав и микроструктура, включително как продуктът се обработва в устата.
Фиг. 17.1. Схематична карта на възможните вариации в условията на преработка спрямо възможните вариации в избора на съставки. Стабилността и срокът на годност поставят различен прозорец на желаните условия за обработка и избор на съставки, отколкото сензорното качество. Оптимум се намира в областта на припокриване.
На този етап трябва да се отбележи, че окончателното възприемане на храната от потребителя се основава на интегрирането в мозъка на различните видове информация за хранителния продукт, а именно пред-оралните аспекти, като цвят, мирис, боравещи свойства и евентуално звук, сензорно възприятие в устата и удовлетворено и сито чувство, причинено от нивата на кръвната захар и хормоналните пратеници. Освен това мозъкът също е повлиян от предишни преживявания, културна адаптация и настроения и регулира процеса на дъвчене в устата. Въпреки това, въпреки че цялостното възприемане на даден хранителен продукт от потребител включва много аспекти, възприемането от устата на хранителен материал играе решаваща роля.
Тази глава се ограничава до връзката между структурата на храната и сензорното възприятие в устата. Въпреки че няколко аспекта на сензорното възприемане през устата на хранителния материал могат да бъдат разбрани от структурата на хранителния материал, преди той да бъде поет в устата, устата трябва да се разглежда като преработваща единица, значително променяща структурата на продукта. Храната се разделя механично на по-малки парчета чрез захапване и дъвчене със зъбите и се смесва със слюнка, образувайки хлъзгав болус, който лесно може да бъде погълнат, безопасно преминавайки фаринкса и хранопровода към стомаха. Освен това устата има портална функция към храносмилателния тракт, като проверява качеството и безопасността на храната от различните сензорни рецептори. Примери за тези рецептори са ароматните рецептори, разположени в носа, и сензорите за вкус, налягане, стрес и топлина, разположени в устните тъкани.
В следващия раздел ще се концентрираме върху наличните методи за изследване на интраоралното поведение на храната. Следващият раздел обсъжда някои от основните процеси, протичащи в устата за редица категории храни.