เคมี

 บทที่3 อาหาร

  1.ไขมันและน้ำมัน

  ไขมันประกอบด้วย คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน โมเลกุลของไขมัน ประกอบด้วยกรีเซอรีน 1 โมเลกุล และกรดไขมัน 3 โมเลกุล ซึ่งอาจเป็นกรดไขมันชนิดเดียวกันหรือต่างกันได้ ไขมันมีหลายชนิด แล้วแต่ชนิดของกรดไขมันที่เป็นส่วนประกอบ ไขมันในอาหาร ประกอบด้วย ไตรกลีเซอไรด์ (Triglycerides) เป็นส่วนใหญ่ และ โคเลสเตอรอล (Cholesterol) เป็นส่วนน้อย ไตรกลีเซอไรด์เมื่ออยู่ในรูปของแข็งที่อุณหภูมิห้องปกติจะเรียกว่าไขมัน (Fat)หากเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องปกติจะเรียกว่าน้ำมัน (Oil)

ไขมันและน้ำมัน เป็นสารประกอบประเภทเอสเทอร์ โดยไขมันเป็นเอสเทอร์ที่มีสถานะของแข็ง ส่วนน้ำมันเป็นเอสเทอร์ประเภทของเหลวที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เป็นสารที่ไม่ละลายน้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เฮกเซน อีเทอร์ คลอโรฟอร์ม ไขมันพบได้ทั้งในพืชและสัตว์ ซึ่งเกิดจากการรวมตัวของกรดไขมันซึ่งเป็นกรดอินทรีย์ที่มีมวลโมเลกุลมาก (โดยมี C-atom ตั้งแต่ 14 อะตอมขึ้นไป) กับกลีเซอรอลซึ่งเป็นแอลกอฮอล์ที่มีหมู่ OH ถึง 3 หมู่

2.คาร์โบไฮเดรต

   คาร์โบไฮเดรต คือ สารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C, H และ O อัตราส่วนโดยอะตอมของ H : O = 2:1 เช่น C3H6O3 /C6H12O6 /(C6H10O5)n

คาร์โบไฮเดรต เป็นสารอินทรีย์ที่หมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) หรือหมู่คาร์บอนิล (-CO) และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เป็นหมู่ฟังก์ชัน

สมบัติของคาร์โบไฮเดรต 

1. คาร์โบไฮเดรตที่ให้รสหวาน 

        1.1 Monosaccharide CnH2nOn เป็นคาร์โบไฮเดรตที่โมเลกุลเล็กที่สุด เช่น C3H6O3 C6H12O6(เฮกโซส) มีกลูโคส ฟรุกโตส กาแลกโตส 

        1.2 Disaccharide เป็นคาร์โบไฮเดรตที่เกิด Monosaccharide 2 โมเลกุล มารวมตัวกัน เช่น C12H22O11 มีซูโครส มอลโตส แลคโตส 

        สมบัติ : สถานะเป็นของแข็ง ละลายน้ำ มีรสหวาน ทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต์เกิดตะกอนสีแดงอิฐ (Cu2O) ยกเว้นซูโครส สำหรับ Disaccharide สามารถเกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide 2 โมเลกุล 

2. คาร์โบไฮเดรตไม่มีรสหวาน 

        Polysaccharide (C6H10O5)n เป็นคาร์โบไฮเดรตจำพวก พอลิเมอร์ที่เกิดจากโมเลกุล Monosaccharide (กลูโคส)     จำนวนมากมายต่อรวมกัน เช่น แป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส 

        สมบัติ : สถานะเป็นของแข็ง ไม่ละลายน้ำ ไม่มีรสหวาน เกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide ที่เป็นกลูโคสจำนวนมากมาย 

การทดสอบคาร์โบไฮเดรต 

        1. คาร์โบไฮเดรตที่มีรสหวาน สารอินทรีย์ที่มีหมู่ -CO และ -OH ในโมเลกุลเดียวกันในด่าง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะเปลี่ยนโครงสร้างเป็นหมู่ -CHO

สารละลายเบเนดิกต์ (Benedict solution) เป็นสารละลายผสมระหว่าง CuSO4, Na2CO3 และโซเดียมซิเตรด เป็น Cu2+/OH- มีสีน้ำเงิน 

สารอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) ต้มกับสารละลายเบเนดิกต์ (Cu2+/OH-)

        2. คาร์โบไฮเดรตที่ไม่มีรสหวาน 

แป้ง + I2 -------------------->สารเชิงซ้อนสีน้ำเงินที่เป็นตะกอน 

การหมัก (Fermentation) คือ กระบวนการเปลี่ยนสารอินทรีย์ในการที่ไม่ใช้ O2 โดยมีสิ่งมีชีวิต เช่น ยีสต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้สารผลิตภัณฑ์เช่น แอลกอฮอล์

ประเภทของคาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรตสามารถจำแนกตามสมบัติทางกายภาพและ ทางเคมี ได้ 2 พวก คือ

        -พวกที่เป็นน้ำตาล

        -พวกที่ไม่ใช่น้ำตาล (แป้ง และเซลลูโลส)

3.โปรตีน

   โปรตีน คือ สารชีวโมเลกุลประเภทสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C, H, O, N เป็นองค์ประกอบสำคัญนอกจากนั้นยังมีธาตุอื่น ๆ เช่น S, P, Fe, Zn ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของโปรตีน

องค์ประกอบย่อยของโปรตีนเรียกว่า กรดอะมิโน โปรตีนและเพปไทด์ประกอบด้วยกรดอะมิโนเรียงตัวกันเป็นสายยาวโดยมีพันธะเพปไทด์ เป็นพันธะเชื่อมโยง พันธะเพปไทด์ เป็นพันธะเอไมด์ที่เกิดจากการรวมตัวกันของหมู่คาร์บอกซิลของกรดอะมิโนตัวที่หนึ่งกับหมู่อะมิโนของกรดอะมิโน ตัวถัดไปและมีการสูญเสียน้ำหนึ่งโมเลกุล

สมบัติของโปรตีน 

1. การละลายน้ำ ไม่ละลายน้ำ บางชนิดละลายน้ำได้เล็กน้อย 

2. ขนาดโมเลกุล และมวลโมเลกุล ขนาดใหญ่มีมวลโมเลกุลมาก 

3. สถานะ ของแข็ง 

4. การเผาไหม้ เผาไหม้มีกลิ่นไหม้ 

5. ไฮโดรลิซิส

6. การทำลายธรรมชาติ โปรตีนบางชนิดเมื่อได้รับความร้อน หรือเปลี่ยนค่า pH หรือเติมตัวทำลายอินทรีย์บางชนิด จะทำให้เปลี่ยนโครงสร้างจับเป็นก้อนตกตะกอน 

7. การทดสอบโปรตีน   ใช้ สารละลายไบยูเรต เป็นสารละลายผสมระหว่าง CuSO4 กับ NaOH เป็นสีฟ้า 

โครงสร้างโปรตีน มี 2 ชนิดคือ  เส้นใย (เคราติน, คอลลาเจน)   ก้อนกลม (เอนไซม์  แอนติบอดี  ฮอร์โมน  ฮีโมโกลบิน)

เอนไซม์ 

เอนไซม์เป็นโปรตีนชนิดหนึ่ง แต่เป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่เชิงชีวภาพเฉพาะ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในสิ่งมีชีวิต 

การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ 

E เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์) 

S เป็นสารตั้งต้นเรียกว่า สับสเตรต และ P เป็นสารผลิตภัณฑ์ 

E + S  ---------------> ES  ---------------> E + P 

                       สารเชิงซ้อน             

ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์

1. ชนิดของสารที่เอนไซม์ไปควบคุมปฏิกิริยา 

2. ความเข้มข้นของสับสเตรดเปลี่ยนตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ 

3. ความเข้มข้นของเอนไซม์เปลี่ยนตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ 

4. ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย ส่วนมากเอนไซม์จะทำงานได้ดีในช่วง pH เป็นเบสเล็กน้อย แต่อย่างไรก็ตามเอนไซม์จะเร่งปฏิกิริยาให้เกิดเร็วในช่วง pH ใดก็ขึ้นอยู่กับชนิดของสับสเตรตนั้น ๆ 

5. อุณหภูมิ อุณหภูมิที่ 37 ํC เป็นอุณหภูมิที่เอนไซม์ส่วนใหญ่ทำงานได้ดี อุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้การทำงานของเอนไซม์เสื่อมไป เพราะเอนไซม์เป็นโปรตีนเมื่ออุณหภูมิสูงเอนไซม์ถูกทำลายธรรมชาติไป 

6. สารยับยั้งปฏิกิริยาของเอนไซม์ สารบางชนิดเมื่อรวมตัวเอนไซม์จะทำให้เอนไซม์ทำงานช้าลงหรือหยุดทำงานได้ 

7. สารกระตุ้น เอนไซม์บางชนิดต้องการไอออนพวกอนินทรีย์เป็นตัวกระตุ้นจึงจะเกิดการทำงานและเกิดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเร่งได้ 

4.วิตามินและเกลือแร่

วิตามิน
    เป็นสารอาหารที่ร่างกายของเราต้องการในปริมาณน้อย แต่ก็ไม่สามารถขาดได้ ถ้าขาดจะทำให้ระบบร่างกายของเราผิดปกติ หรือเกิดโรคต่างๆ ได้ วิตามินแบ่งออกเป็น 2 พวก ได้แก่
1. วิตามินที่ละลายในไขมัน ได้แก่ วิตามิน เอ ดี อี เค
2. วิตามินที่ละลายในน้ำ ได้แก่ วิตามินซี และวิตามินบีรวม

วิตามินเอ

ช่วยป้องกันการแพ้แสงสว่างของบางคนผู้ที่ต้องการวิตามินเอมาก คือผู้ที่ต้องใช้สายตามาก วิตามินเอมีมากในไขมันเนย น้ำมันปลา ไข่แดง กะหล่ำปลี พืชตระกูลถั่ว ผักสีแดง ผักสีเหลือง

วิตามินดี

ช่วยในการดูดซึมแคลเซียมในร่างกาย ป้องกันโรคกระดูกอ่อน และควบคุมปริมาณของแคลเซียมในเลือด อาหารที่ให้วิตามินดีมีน้อยมาก จะมีอยู่ในพวกน้ำมันตับปลา ร่างกายสามารถสังเคราะห์วิตามินดีได้จากรังสีอุลตราไวโอเลต ซึ่งมีอยู่ในแสงแดด

วิตามินซี (หรือกรดแอสคอร์บิก)

ค้นพบครั้งแรกในพริกชนิดหนึ่ง เมื่อปี 1928 โดยนักชีวเคมีชาวฮังกาเรียน อัลเบิร์ต เซนต์ เกอร์กี ประโยชน์ของวิตามินซีคือ ช่วยในการป้องกันจากโรคหวัด สามารถลดระดับของซีรัมคลอเลสเตอรอล (เพราะวิตามินซีจะรวมตัวกับคลอเลสเตอรอลและแคลเซียม ทำให้คลอเลสเตอรอลแตกกระจายในน้ำได้) ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกัน ช่วยให้ร่างกายกระปรี้กระเปร่า ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันต่อโรคหัด คางทูม และโพลีโอไวรัส ถ้าหากผู้สูงอายุได้รับแคลเซียมมากเกินไปจะทำให้กระดูกงอก

วิตามินบีรวม  

ประกอบด้วย วิตามินบี 1  มีมากในเนื้อหมู ข้าวกล้อง เห็ดฟาง มีหน้าที่เกี่ยวกับการใช้คาร์โบไฮเดรต การทำงานของหัวใจ หลอดอาหารและระบบประสาท วิตามินบี 2 พบมากในตับ ยีสต์ ไข่ นม เนย เนื้อ ถั่ว และผักใบเขียว ปลา วิตามินบี 2 มีความสำคัญต่อร่างกายอย่างมาก เช่น การเผาผลาญไขมัน และการเจริญเติบโตของทารกในครรภ์ เป็นต้น วิตามินบี 3 บางทีเรียกว่า ไนอาซิน ช่วยในการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต สามารถใช้ในการักษาโรคปวดศีรษะแบบไมเกรนได้ผล อาหารที่มีไนอาซินได้แก่ ไก่ ยีสต์ ถั่ว และเครื่องในสัตว์ วิตามินบี 6 มีชื่อทางเคมีว่า ไพริดอกซิน (Pyridoxin) ความสำคัญของวิตามินบี 6 คือหากขาดจะเป็นโรคหลอดเลือดหัวใจอุดตันได้ง่าย เพราะวิตามินบี 6 จะช่วยในการเผาผลาญคอเลสเตอรอลอย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยในการเผาผลาญโปรตีน อาหารที่มีวิตามินบี 6 เช่น ไก่ ยีสต์ ถั่ว ตับ ปลา และกล้วย เป็นต้น วิตามินบี 12 มีอยู่ในอาหารที่ได้จากสัตว์ เช่น ตับ (มีวิตามินบี 12 มากที่สุด) นม ไข่ เนย วิตามินนี้มีอยู่ในพืชน้อยมาก ความสำคัญของ วิตามินบี 12 มีดังนี้ มีส่วนสำคัญในการสร้างเม็ดเลือดแดง มีส่วนสำคัญในการทำงานของระบบประสาท มีส่วนในการสร้างกรดนิวคลีอิค (nucleic acid) ซึ่งเป็นพื้นฐานของกรรมพันธุ์ มีส่วนช่วยให้ร่างกายนำไขมัน คาร์โบไฮเดรต และโปรตีน ไปใช้ได้อย่างสมบูรณ์ และมีส่วนช่วยในการทำงานของระบบประสาท

วิตามินอีเป็นสารต่อต้านอนุมูลอิสระชั้นเยี่ยม ป้องกันการเกิดออกซิเดชันของสารในกลุ่มไขมัน ทำงานเหมือนกับวิตามินเอ วิตามินซี ซีลีเนียม กรดอะมิโนซัลเฟอร์ นอกจากนี้วิตามินอียังสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของวิตามินเอได้ดียิ่งขึ้น และยังทำหน้าที่สำคัญคล้ายเป็นยาขยายหลอดลมและเป็นยาต้านการแข็งตัวของเลือด โดยวิตามินอีจะต่างกับวิตามินที่ละลายในไขมันตัวอื่นคือ ร่างกายจะเก็บสะสมไว้เพียงชั่วระยะเวลาหนึ่งเท่านั้น คล้าย ๆ กับวิตามินบีและวิตามินซี

เกลือแร่
ร่างกายประกอบด้วยเกลือแร่ประมาณร้อยละ 4 ของน้ำหนักร่างกายทั้งหมด เกลือแร่ที่ร่างกายต้องการ มีดังต่อไปนี้

แคลเซียม เป็นส่วนประกอบสำคัญของกระดูกและฟัน ช่วยควบคุมการทำงานของระบบประสาทและกล้ามเนื้อ และหัวใจ

ธาตุเหล็ก เป็นตัวนำออกซิเจนไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย เป็นส่วนประกอบของเม็ดเลือดแดงในส่วนที่เรียกว่า ฮีโมโกลบิน และนำคาร์บอนไดออกไซด์กลับไปยังปอดเพื่อขับถ่ายออกในรูปการหายใจ

ไอโอดีน ส่วนใหญ่ไอโอดีนจะอยู่ในต่อมไทรอยด์ ซึ่งเป็นต่อมไร้ท่อ มีหน้าที่สังเคราะห์ฮอร์โมนไทรอกซิน ถ้าหากร่างกายมีการขาดไอโอดีนตั้งแต่เด็ก จะทำให้เป็นโรคเอ๋อ ร่างกายแคระแกร็น และเป็นโรคคอพอก อาหารที่มีไอโอดีนได้แก่ อาหารทะเล และเกลืออนามัย วัยรุ่น หญิงมีครรภ์ และหญิงให้นมบุตรต้องการไอโอดีนสูง

แมกนีเซียม มีมากในอาหารหลายชนิด เช่น ถั่ว ข้าวแดง ข้าววีท ข้าวบาร์เลย์ ข้าวโพด ผักใบเขียว (หากหุงต้มนานเกินไปจะทำให้แมกนีเซียมหลุดออกไปหมด) แมกนีเซียมมีประโยชน์ดังนี้ ทำงานร่วมกับแคลเซียม หากร่างกายขาดแมกนีเซียม ฟันจะไม่แข็งแรง การที่ร่างกายมีแมกนีเซียมต่ำ จะทำให้ความดันโลหิตสูง และเป็นโรคหัวใจ

สังกะสี เป็นธาตุที่เราต้องรับเป็นประจำในปริมาณที่น้อยมาก เพราะถ้ามากเกินไปก็จะก่อให้เกิดอันตราย อาหารที่มีสังกะสีมาก ได้แก่ ตับ ข้าวสาลี ข้าวโพด ถั่ว หอยนางรม

โครเมียม ร่างกายต้องการน้อยมาก ถ้าได้รับมากเกินไปก็จะเกิดอันตราย อาหารที่มีโครเมียมมาก ได้แก่ ไข่แดง ตับ หอย มันเทศ ยีสต์หมักเหล้า

5.บรรจุภัณฑ์สำหรับอาหาร

    พอลิเมอร์สังเคราะห์ เกิดจากการสังเคราะห์ขึ้นโดยมนุษย์ ด้วยวิธีการนำสารมอนอเมอร์จำนวนมากมาทำปฏิกิริยาเคมีภายใต้สภาวะที่เหมาะสม   ทำให้มอนอเมอร์เหล่านั้นเกิดพันธะโคเวเลนต์ต่อกันกลายเป็นโมเลกุลพอลิเมอร์ โดยสารมอนอเมอร์ที่มักใช้เป็นสารตั้งต้นในกระบวนการสังเคราะห์พอลิเมอร์ คือ สารไฮโดรคาร์บอนที่เป็นผลพลอยได้จากการกลั่นน้ำมันดิบและการแยกแก๊สธรรมชาติ เช่น   เอททีลีน, สไตรีน, โพรพิลีน, ไวนิลคลอไรด์ เป็นต้น

พอลิโพรไพลีนเป็นพลาสติกชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นวัสดุสำหรับผลิตบรรจุภัณฑ์สำหรับอาหาร
มีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำ ความหนาแน่น 0.90-0.91 มีจุดหลอมเหลว 160-170 องศาเซลเซียส

• ขึ้นรูปโดยการหลอมเม็ดพลาสติก PP Food Grade แล้วยิงขึ้นรูป
• มีความแข็งและเหนียว คงรูปดี ทนต่อการหักงอได้ปานกลาง
• ทนต่อความร้อนและสารเคมี
• ใส โปร่งแสงมากกว่า HDPE
• ป้องกันการผ่านของความชื้นได้ดี
• ป้องกันการผ่านของอากาศได้ต่ำ
• ไม่ทนต่อความเย็น

การใช้เพื่อเป็นบรรจุภัณฑ์อาหาร

พอลิสไตรีนเป็นพลาสติกชนิดเทอร์โมพลาสติก คือหลอมเป็นของเหลวได้ โดยที่อุณหภูมิห้องจะอยู่ในสถานะของแข็ง แต่จะหลอมละลายเมื่อทำให้ร้อนและแข็งตัวเมื่อเย็นลง พอลิสไตรีนแข็งที่บริสุทธิ์จะไม่มีสี ใส แต่สามารถทำเป็นสีต่าง ๆได้ และยืดหยุ่นได้จำกัด

พอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต  เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ประเภทพลาสติกที่ได้รับการคิดค้นขึ้นมาเพื่อการบรรจุน้ำอัดลม 

พอลิเมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์เป็นพอลิเมอร์ ที่ได้จากปฏิกิริยาคอนเดนเซชันของเมลามีนกับฟอร์มาลดีไฮด์ โครงสร้างเป็นโครงข่ายร่างแหหนาแน่นทั้งสามมิติที่แข็งแรง

......................................................................................................................................