الكيمياء والأطعمة وتطبيقاتها كيمياء الأغذية هي فرع من فروع الكيمياء الذي يتعامل مع الكيمياء الكامنة وراء الطبيعة الكيميائية الحيوية للأطعمة وخصائصها وكيفية معالجتها في الجسم.
يتضمن دراسة المكونات الكيميائية من البروتينات إلى الكربوهيدرات والمزيد، لذا ترقب المقالات الموجودة على الموقع للتعرف على الكيمياء والمغذيات 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.
إنه مشابه كيميائيًا حيويًا في مكوناته الأساسية مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات.
ولكنه يشمل أيضًا مجالات مثل الماء والفيتامينات والمعادن والإنزيمات والمضافات الغذائية والنكهات والألوان.
يتضمن هذا النظام كيفية تغيير المنتجات من خلال تقنيات معالجة أغذية معينة، وطرق تحسينها أو منعها.
مثال على تحسين العملية هو تحفيز تخمير منتجات الألبان بواسطة الكائنات الحية الدقيقة التي تحول اللاكتوز إلى حمض اللاكتيك.
مثال على منع هذه العملية هو إيقاف اللون البني على سطح التفاح الطازج بعصير الليمون أو أي ماء حمضي آخر.
شاهدي أيضاً: أشهر حكم وأقوال العلماء عن الكيمياء
تاريخ موجز لكيمياء الغذاء
نشأ النهج العلمي للغذاء والتغذية مع الاهتمام بالكيمياء الزراعية في أعمال J. H. فاليريوس، همفري ديفي وآخرون.
على سبيل المثال، نشر ديفي عناصر الكيمياء الزراعية في دورة محاضرات لمجلس الزراعة (1813 م) في بريطانيا العظمى.
وسيكون بمثابة الأساس لمهنة عالمية تنتقل إلى نسختها الخامسة.
تضمنت الأعمال السابقة عمل Carl Wilhelm Scheele، الذي عزل حمض الماليك عن التفاح في عام 1785.
تمت ترجمة بعض النتائج التي توصل إليها ليبيج حول كيمياء الطعام ونشرها إيبين هورسفورد من لويل، ماساتشوستس في عام 1848.
في عام 1874، تم إنشاء جمعية المحللين العموميين لتطبيق الأساليب التحليلية لصالح الجمهور.
استندت تجاربه الأولى إلى الخبز والحليب والنبيذ، ولكنها اهتمت أيضًا بجودة الطعام، وخاصة مشاكل غش الطعام وتلوثه.
سيؤدي تطوير الكليات والجامعات في جميع أنحاء العالم أيضًا إلى توسيع كيمياء الطعام وكذلك أبحاث الغذاء.
على وجه الخصوص، تجربة الحبيبات المفردة في 1907-1111 م. ستكون دراسة متابعة بواسطة هارفي دبليو وايلي من وزارة الزراعة الأمريكية.
في أواخر القرن التاسع عشر، لعب دورًا مهمًا في إنشاء إدارة الغذاء والدواء الأمريكية في عام 1906.
أنشأت الجمعية الكيميائية الأمريكية قسم الكيمياء الزراعية والغذائية في عام 1908، وأنشأ معهد تقنيي الأغذية قسم كيمياء الأغذية في عام 1995.
غالبًا ما يتم استخلاص مفاهيم كيمياء الأغذية من علم الريولوجيا ونظريات ظواهر التحويل والديناميكا الحرارية الفيزيائية والكيميائية.
الروابط الكيميائية، قوى التفاعل، ميكانيكا الكم، حركية التفاعل، علم البوليمرات الحيوية والتفاعلات الغروية.
وتحولات الزجاج والمواد الصلبة المجمدة / المضطربة أو غير البلورية، لذا فإن الكيمياء الفيزيائية للغذاء هي جوهر المجال.
الماء في الحميات
يعد الماء مكونًا رئيسيًا من مكونات الغذاء، والذي يمكن أن يشمل من 50٪ في منتجات اللحوم إلى 95٪ في منتجات الخس والملفوف والطماطم.
إنه أيضًا مكان رائع لتنمو البكتيريا ويفسد الطعام إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح، وإحدى طرق قياس ذلك هي في الطعام.
يعتبر نشاط الماء مهمًا جدًا لعمر التخزين للعديد من المنتجات أثناء المعالجة.
أحد مفاتيح الحفاظ على الطعام في معظم الحالات هو تقليل كمية الماء أو تغيير خصائص الماء لزيادة العمر الافتراضي.
تشمل هذه الطرق التجفيف والتجميد والتبريد. يشمل هذا المجال أيضًا “المبادئ الفيزيائية والكيميائية للتفاعلات والتحولات التي تحدث أثناء إنتاج ومعالجة وتخزين المنتجات الغذائية”.
الكربوهيدرات في الحميات الغذائية
يمثل السكروز 75٪ من العالم البيولوجي و 80٪ من إجمالي المدخول الغذائي للاستهلاك البشري وهو السكروز [بحاجة لمصدر].
أبسط أنواع الكربوهيدرات هو أحادي السكاريد الذي يحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين بنسبة 1: 2: 1 مع الصيغة العامة CnH2nOn، حيث n هي 3.
الجلوكوز هو مثال على أحادي السكاريد، مثل الفركتوز، مجتمعة كما هو موضح في الشكل أدناه.
يتكون السكروز أيضًا، وهو أحد منتجات السكر الأكثر شيوعًا الموجودة في النباتات.
يتم أيضًا تكوين سلسلة من السكريات الأحادية لإنتاج السكريات. وتشمل هذه البكتين، ديكستران، أجار والزانثان. يقاس محتوى السكر عادة بدرجات بريكس.
الدهون في الحميات الغذائية
يشمل مصطلح الدهن مجموعة متنوعة من الجزيئات، وهو نوعًا ما عبارة عن مجموعة شاملة للمركبات غير القابلة للذوبان أو القابلة للذوبان في الماء نسبيًا أو غير القطبية من أصل بيولوجي.
بما في ذلك الشمع والأحماض الدهنية (بما في ذلك الأحماض الدهنية الأساسية) والفوسفوليبيدات المشتقة من الأحماض الدهنية.
وكذلك الشحميات السفينغولية والجليكوليبيدات والتربينويدات مثل الرتينويدات والمنشطات.
بعض الدهون عبارة عن جزيئات أليفاتية خطية، في حين أن البعض الآخر له هيكل حلقي، وبعضها عطري أيضًا.
بعضها ليس مرنًا، والبعض الآخر صلب، ومعظم الدهون لها بعض الخصائص القطبية.
بالإضافة إلى كونه غير قطبي في الغالب، فإن الجزء الأكبر من هيكله العظمي غير قطبي أو كاره للماء (“يخاف من الماء”).
هذا يعني أنه لا يتفاعل بشكل جيد مع المذيبات القطبية مثل الماء، وجزء آخر من بنيته قطبي أو محب للماء (“محبة للماء”).
سوف تميل إلى الارتباط بالمذيبات القطبية مثل الماء، وهذا يجعلها جزيئات برمائية (تحتوي على أجزاء كارهة للماء).
في حالة الكوليسترول، فإن المجموعة القطبية هي ببساطة OH (هيدروكسيل أو كحول).
إقرأ أيضاً: ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
البروتينات الغذائية في الحميات الغذائية
تشكل البروتينات أكثر من 50٪ من الوزن الجاف للخلية الحية المتوسطة [بحاجة لمصدر]هذه جزيئات كبيرة معقدة للغاية تلعب دورًا مهمًا في بنية وعمل الخلايا.
يتكون بشكل أساسي من الكربون والنيتروجين والهيدروجين والأكسجين وبعض الكبريت، وقد يحتوي أيضًا على الحديد أو النحاس أو الفوسفور أو الزنك.
البروتين ضروري للنمو والبقاء في الغذاء، وتختلف الاحتياجات باختلاف العمر وعلم وظائف الأعضاء البشرية (مثل الحمل).
عادة ما يتم الحصول على البروتين من مصادر حيوانية: البيض والحليب واللحوم، بينما توفر المكسرات والحبوب والبقوليات مصادر نباتية للبروتين.
يستخدم مزيج بروتين من مصادر نباتية للحصول على حصة كاملة من البروتين من الخضار.
تم الكشف عن حساسية تجاه البروتين، مثل حساسية الطعام، باستخدام اختبار ELISA.
الانزيمات في الحميات الغذائية
الإنزيمات عبارة عن محفزات كيميائية حيوية تُستخدم لتحويل العمليات من مادة إلى أخرى، كما أنها تشارك 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 العناصر الغذائية اللازمة بكميات صغيرة لتفاعلات التمثيل الغذائي الأساسية في الجسم.
يتم تقسيمه أيضًا في الطعام على أنه قابل للذوبان في الماء (فيتامين ج) أو قابل للذوبان في الدهون (فيتامين هـ).
يمكن أن يقي الإمداد الكافي من الفيتامينات بأمراض مثل نقص الفيتامينات وفقر الدم والاسقربوط.
في حين أن جرعة زائدة من الفيتامينات يمكن أن تسبب الغثيان والقيء أو حتى الموت.
المعادن في النظام الغذائي
المعادن المغذية في الأطعمة كبيرة ومتنوعة، والعديد منها ضروري للعمل، في حين أن المغذيات الدقيقة الأخرى يمكن أن تكون خطيرة إذا استهلكت بكميات كبيرة.
المعادن السائبة ذات المدخول اليومي المرجعي (المدخول اليومي الموصى به سابقًا) التي تزيد عن 200 ملغ / يوم هي الكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم.
في حين أن المغذيات الدقيقة الهامة (RDI أقل من 200 ملغ / يوم) هي النحاس والحديد والزنك، فهي موجودة في العديد من الأطعمة.
المضافات الغذائية
المضافات الغذائية هي مواد تضاف إلى الطعام للحفاظ على الطعم وتحسين الطعم والمظهر. هذه العمليات عفا عليها الزمن.
كمادة مضافة للخل للتخليل، أو كمستحلب لاستحلاب الخلائط مثل المايونيز، عادة ما يتم تمييزها برقم “E” في الاتحاد الأوروبي.
أيضًا GRAS (“معترف بها عمومًا على أنها آمنة”) من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية.
اخترنا لك: موضوع حول العنصر الأول في الجدول الدوري للكيمياء
لذلك ناقشنا هنا عن الكيمياء والمنتجات الغذائية وتطبيقاتها وبعض المكونات التي تدخل في كيمياء الأغذية وما هي الأشياء المتعلقة بكيمياء الطعام. نأمل أن تكون قد استفدت من هذه المقالة، ولمعرفة المزيد من الموضوعات المختلفة، يمكنك زيارة موقع جديد اليومة!