Лапина Т.П. (сост.) Пищевая химия - файл n1.doc

приобрести
Лапина Т.П. (сост.) Пищевая химия
скачать (1794 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1794kb.31.05.2012 19:49скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Кафедра Технологии бродильных производств и консервирования

ПИЩЕВАЯ ХИМИЯ


Учебно-методический комплекс

для студентов дневной и заочной формы обучения

по специальности 260504

«Технология бродильных производств и виноделие»
КЕМЕРОВО 2007 г

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Кафедра «Технология бродильных производств и консервирования»

ПИЩЕВАЯ ХИМИЯ


Учебно-методический комплекс

для студентов дневной и заочной формы обучения

по специальности 260504

«Технология бродильных производств и виноделие»


КЕМЕРОВО 2007 г


Составитель
Т.П. Лапина


Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры «Технологии бродильных производств и консервирование»

Протокол № от 2007

Рекомендовано методической комиссией Технологического факультета

Протокол № от

Учебно-методический комплекс включает следующие разделы: содержание дисциплины «Пищевая химия», конспект лекций по изучаемому курсу, методические указания для выполнения лабораторных работ, методические указания для выполнения контрольных работ заочников, вопросы к контрольным работам, вопросы для самоподготовки, библиографический список.

Предназначен для студентов дневной и заочной формы обучения специальности 260504 «Технология бродильный производств и виноделие»

КемТИПП, 2007

СОДЕРЖАНИЕ

с.

Предисловие …………………………………………………………… 5

Содержание курса «Пищевая химия»………………………………… 6

1. Конспект лекций …………………………………………………… 8

Тема 1. Основы рационального питания человека ……… 8

Тема 2. Белковые вещества …………… 15

Тема 3. Углеводы ……………………………… 20

Тема 4. Липиды ……………………………………. 30

Тема 5. Пищевые кислоты ……..…………………………….. 35

Тема 6. Витамины ……………………………………………… 36

Тема 7. Минеральные вещества …………………………………. 43

Тема 8. Фенольные вещества……………………………………. 49

Тема 9. Вода в пищевых продуктах……………………………. 53

Тема 10. Ферменты……………………………………………… 56

Тема 11. Экология пищи …………………………………………. 60

2. Лабораторные работы………………………………………………. 63

Лабораторная работа № 1 Определение фракций белка в

сырье и готовых продуктах …………………………………… 63

Лабораторная работа № 2 Определение углеводов в

сырье и готовых продуктах…………………………………..…. 68

Лабораторная работа № 3 Определение аскорбиновой кислоты

в сырье и готовых продуктах ………………………………….. 71

Лабораторная работа № 4 Определение фенольных веществ в

сырье и готовых продуктах ………………………………….. 73

Лабораторная работа № 5 Определение железа в сырье

и готовых продуктах ……………………………………………… 80

Лабораторная работа № 6 Определение активности ферментов

в сырье и готовых продуктах ……………………………………. 83

Лабораторная работа № 7 Определение пищевой и

энергетической ценности в сырье и готовых продуктах …….. 89

3. Требования к оформлению контрольных работ для студентов

заочной формы обучения ……………………………………………… 94

4. Варианты контрольных работ по курсу «Пищевая химия»

для студентов заочной формы обучения …………………………… 95

Вопросы для самоподготовки по курсу «Пищевая химия» ……….. 98

Библиографический список ………………………………….. 99


ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебно-методический комплекс по курсу «Пищевая химия» предназначен для знакомства с теоретическими материалами изучаемого курса «Пищевая химия», включает лабораторный практикум для выполнения лабораторных работ, требования к оформлению контрольных работ студентов заочной формы обучения, варианты контрольных работ для студентов заочной формы обучения, вопросы к зачету по курсу «Пищевая химия».

Целью изучения дисциплины «Пищевая химия» является получение студентами знаний о химическом составе пищевого сырья, полуфабрикатов, готовых продуктов, об общих закономерностях химических процессов, протекающих при переработке сырья в готовый продукт, о роли основных компонентов пищи в жизнедеятельности организма человека. Знакомство с порядком расчета пищевой и энергетической ценности продуктов питания.

Задача дисциплины – изучение основных составных веществ пищевых продуктов и их роль в питании человека; ознакомление с основными химическими процессами, протекающими в результате хранения и переработки сырья в готовый продукт, с нормами ежедневного потребления пищевых веществ. Изучение теории рационального питания человека.

Знания, приобретенные студентами при изучении курса «Пищевая химия» базируются на знаниях, полученных при изучении дисциплин «Органическая химия», «Биохимия», а в ходе дальнейшего обучения, закрепляются и углубляются при изучении специальных дисциплин: «Технология отрасли», «Химия отрасли».

В результате изучения данной дисциплины студенты должны-

ЗНАТЬ: Основные компоненты пищевых продуктов, их суточное потребление и роль в физиологии питания человека; основные превращения составных веществ продуктов питания в организме человека и в процессе переработки сырья в готовую продукцию.

УМЕТЬ: Рассчитывать пищевую и энергетическую ценность продуктов и ее изменение при введении новых добавок; определять основные компоненты сырья, полуфабрикатов, готовой продукции; прогнозировать изменение состава, свойств пищевых продуктов при различных видах технологической обработки сырья и полуфабрикатов.

Конспект лекций включает основные разделы изучаемого курса.

Знания, приобретенные студентами при изучении курса «Пищевая химия», в дальнейшем, закрепляются и углубляются при изучении специальных дисциплин.

Перед сдачей зачета студенты должны проработать теоретический материал как представленный в данном учебном пособии, так и изложенный в лекционном материале и специальной литературе.

Содержание курса «Пищевая химия»
Программа курса «Пищевая химия» составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 655600 «Производство продуктов питания из растительного сырья» для специальности 260402 «Технология бродильных производств и виноделие», утвержденного 23.03.00 г., № гос. рег. 185тех/дс.

Программа содержит теоретический курс, содержание которого подробно приведено в представленном методическом комплексе. Кроме этого программа дисциплины «Пищевая химия» включает лабораторные работы для студентов всех форм обучения, контрольную работу для студентов заочной формы обучения. Содержание лабораторных работ приведено в лабораторном практикуме.

Введение. Предмет и задачи курса. Проблемы повышения пищевой ценности, качества и безопасности продуктов питания, роль химических превращений, происходящих при производстве и хранении пищевых продуктов. Макро и микронутриенты пищевого сырья. Их превращение в процессе хранения и переработки пищевого сырья.

Основы рационального питания. Краткие сведения о химии пищеварения. Основные принципы теории сбалансированного питания. Определение пищевой и энергетической ценности продуктов питания.

Углеводы сырья и готовых продуктов. Характеристика углеводов сырья и готовой продукции бродильных производств: моно-, олиго- и полисахариды. Основные превращения углеводов в процессе хранения и переработки сырья в готовую продукцию: химические превращения (инверсия, реверсия, карамелизация, оксиметилфурфурольное разложение, реакция меланоидинообразования), ферментативные превращения (дыхание, брожение, гидролиз). Технологическая роль углеводов. Пищевая ценность углеводов.

Белки сырья и готовых продуктов. Характеристика аминокислот, белков сырья и готовой продукции. Ферментативные и неферментативные превращения азотистых веществ при переработке сырья: (гидролиз, коагуляция и денатурация, пенообразование, гидратация, меланоидинообразование). Роль азотистых веществ в формировании качества напитков. Пищевая ценность белков и аминокислот.

Липиды сырья и готовых продуктов. Классификация липидов сырья и готовой продукции, превращения при производстве продуктов питания: гидролиз, гидрирование, окисление. Пищевая ценность липидов.

Пищевые кислоты в сырье и готовой продукции. Роль и значение пищевых кислот в сырье и продуктах питания. Изменения пищевых кислот при переработке сырья.

Витамины сырья и готовой продукции. Классификация витаминов сырья и готовой продукции. Суточное потребление и пищевые источники витаминов. Общие причины потери витаминов в пищевых продуктах. Изменения витаминов, обусловленные технологическими процессами. Способы сохранения витаминов в пищевых продуктах. Витаминизация пищи.

Минеральные вещества в пищевых продуктах. Роль и значение минеральных веществ в сырье и продуктах питания. Микро- и макроэлементы, суточное потребление и пищевые источники. Влияние минеральных веществ на организм человека. Изменения состава минеральных веществ при технологической переработке сырья.

Фенольные вещества сырья и готовой продукции бродильных производств. Классификация фенольных веществ сырья и готовой продукции. Превращения в процессе переработки и хранения (ферментативное окисление, изменение полифенолов под влиянием химического состава среды, металлов). Роль фенольных веществ в формировании качества напитков. Пути предотвращения окисления полифенолов.

Ферменты сырья и пищевых продуктов. Классификация ферментов. Роль и значение ферментов в сырье и пищевых продуктах. Влияние ферментов на сохранность пищевого сырья, технология переработки сырья и качество пищевых продуктов. Применении ферментов в пищевых технологиях.

Вода в сырье и пищевых продуктах. Свободная и связанная влага, активность воды и стабильность пищевых продуктов.

Экология пищи. Медико-биологические требования к пищевым продуктам. Создание здоровых продуктов питания.
1 КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
ТЕМА 1 ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА
1.1. Химия пищеварения

1.2. Теория сбалансированного питания.

1.3.Определение пищевой и энергетической ценности продуктов питания.


    1. Химия пищеварения


Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме веществ, входящих в состав пищи называется пищеварением. Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела человека, а также необходимых для регулирования функций организма.

Продукты, употребляемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде, представляют собой сложные системы с единой внутренней структурой и общими физико-химическими свойствами. Пищевые продукты имеют разнообразную химическую природу и химический состав.

Пищеварение является начальным этапом ассимиляции пищевых веществ. В процессе пищеварения пищевые вещества сложного химического состава расщепляются на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом человека.

Пищеварительный аппарат человека включает пищеварительный канал или желудочно-кишечный тракт. В состав желудочно-кишечного тракта входят:

- ротовая полость,

- пищевод, желудок,

- двенадцатиперстная кишка,

- тонкий кишечник, толстый кишечник,

- прямая кишка,

- основные железы – слюнные железы, печень, желчный пузырь, поджелудочная железа.

Превращение пищевых веществ в процесссе пищеварения осуществляется в три этапа:

- Полостное пищеварение: процесс пищеварения происходит в пищевых полостях - ротовой, желудочной, кишечной. Эти полости удалены от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы). Полостное пищеварение обеспечивает интенсивное начальное пищеварение.

- Мембранное пищеварение: осуществляется с помощью ферментов, сосредоточенных на микроворсинках, расположенных по стенкам тонкого кишечника. Мембранное пищеварение осуществляет гидролиз пищевых веществ.

- Всасывание. Простые растворимые вещества, которые образуются в процессе пищеварения, всасываются через стенки тонкого и толстого кишечника в кровь и переносятся по организму человека.

Каждый компонент пищи имеет свою схему процесса переваривания и усвоения.

Усвоение углеводов. Из полисахаридов переваривается крахмал, содержащийся в растительной пище и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Переваривание крахмала и гликогена проходит поэтапно:
амилаза амилаза мальтаза

КРАХМАЛ (ГЛИКОГЕН) ? ДЕКСТРИНЫ ? МАЛЬТОЗА ? ГЛЮКОЗА ? В КРОВЬ

полость рта, двенадцати- тонкий

желудок перстная кишка кишечник
? В ПЕЧЕНЬ
Гидролиз крахмала и гликогена начинается в ротовой полости при действии ферментов амилаз, находящихся в слюне. Затем гидролиз продолжается в желудке и двенадцатиперстной кишке. Крахмал и гликоген постепенно расщепляется на декстрины, мальтозу, глюкозу. Гидролиз пищевых дисахаридов катализируют ферменты, находящиеся в наружном слое эпителия тонкого кишечника. Сахароза при действии фермента сахараза (инвертаза) расщепляется до глюкозы и фруктозы, лактоза при действии фермента лактаза (?-галактозидаза) расщепляется до галактозы и глюкозы, мальтоза при действии фермента мальтаза расщепляется до двух молекул глюкоза. Моносахариды или простые гексозы всасываются эпителиальными клетками кишечника в кровь и доставляются в печень.

Усвоение белков. Белки пищи расщепляются протеолитическими ферментами до аминокислот, процесс происходит в желудке, двенадцатипертсной кишке, тонком кишечнике поэтапно:
аминопептидаза,

пепсин трипсин карбоксипептадаза

БЕЛКИ? ПОЛИПЕПТИДЫ? ПЕПТИДЫ ? АМИНОКИСЛОТЫ ?В КРОВЬ ?В ПЕЧЕНЬ

желудок двенадцати- тонкий

перстная кишка кишечник
В желудке переваривание белков проходит в кислой среде, в двенадцатиперстной кишке и кишечнике в слабощелочной среде. В процессе расщепления белков участвуют различные протеолитические ферменты: пепсин, трипсин, аминопептидаза, карбоксипептидаза и другие.

Усвоение липидов. Процесс осуществляется в тонком кишечнике. Фермент липаза выделяется поджелудочной железой. При гидролизе липидов, под воздействием фермента липаза, образуются свободные жирные кислоты, глицерин, фосфорная кислота, холин. Эти компоненты эмульгируются желчными кислотами, затем всасываются в лимфу, а из нее поступают в кровь.
липаза

ЛИПИДЫ ? ГЛИЦЕРИН + ФОСФОРНАЯ КИЛОТА + ЖИРНЫЕ

поджелудочная

железа

КИСЛОТЫ ? ЛИМФА ? КРОВЬ
Пищевые продукты в организме человека выполняют три основные функции:


1.2 Теория сбалансированного питания
Теория рационального питания базируется на трех основных принципах:

  1. Баланс энергии. Энергия, ежедневно поступающая с пищей, должна соответствовать энергии, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности.

  2. Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ.

  3. Режим питания. Соблюдение определенного времени и числа приемов пищи, рациональное распределение пищи при каждом приеме.

Баланс энергии. Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трех главных функций, связанных с жизнедеятельностью организма человека. Сюда включены: основной обмен, переваривание пищи, мышечная деятельность.

Основной обмен – это минимальное количество энергии необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии покоя (во время сна). Для мужчин эта энергия составляет 1600 ккал, для женщин – 1200 кал.

Переваривание пищи связано со специфическим динамическим действием пищи в отсутствии мышечной активности. Основной обмен у человека за счет специфического динамического действия пищи увеличивается на 10-15 %, что соответствует 140-160 ккал в сутки.

Мышечная деятельность определяется активностью образа жизни человека, характером работы человека. На мышечную деятельность расходуется 1000-2500 ккал.

На выполнение всех функций организма суммарно человек затрачивает 2200-2400 ккал для женщин и 2550-2800 ккал для мужчин. При выполнении больших физических нагрузок (занятия спортом, труд шахтеров, строителей и т.д.) энергетические затраты человека увеличиваются до 3500 – 4000 ккал. В случае положительного баланса энергии в течение длительного времени, избыток поступающей энергии аккумулируется в виде жира в жировой ткани, что приводит к избыточной массе тела.

Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ. В состав полноценного пищевого рациона должны входить питательные вещества пяти классов: белки (в том числе незаменимые аминокислоты), липиды (в том числе незаменимые жирные кислоты), углеводы (в том числе пищевые волокна), витамины, минеральные вещества.

Суточная потребность организма человека в углеводах составляет 400-500 г, на долю сахарозы приходится 10-20 % от общего количества углеводов. Углеводы являются основным источником энергии для человека. Пищевые волокна – клетчатка, пектин, гемицеллюлозы стабилизируют деятельность пищеварительного тракта. Клетчатка и гемицеллюлозы очищают кишечник, а пектин связывает и выводит из организма вредные вещества. Суточная потребность в пищевых волокнах составляет 25 г, в пектине - 5 г.

Суточная потребность организма человека в липидах составляет 102 г, в том числе растительные 72 г. Липиды являются основным источником энергии, участвуют в синтезе холестерина, других стероидов. Оптимальным является соотношение растительного и животного жира 7 : 3. При этом обеспечивается сбалансированное поступление различных жирных кислот: 30 % насыщенных, 60 % мононенасыщенных, 10 % полиненасыщенных жирных кислот. Суточная потребность в незаменимых жирных кислотах (линолевой кислоты, линоленовой кислоты) составляет 3 – 6 г.

Физиологически ценными являются фосфолипиды, которые необходимы для обновления клеток и внутриклеточных структур. Суточная потребность в фосфолипидах составляет 5 г.

Суточная потребность организма человека в белках составляет 85 г, в том числе белков животного происхождения 50 г. Белки, поступающие с пищей, выполняют функции строительного материала, для синтеза и обновления белков, обеспечивают гормональный обмен, являются источником энергии. Для нормального питания количество незаменимых аминокислот в пищевом рационе должно составлять 36 - 40 %, что обеспечивается соотношением в продуктах питания белков растительных и животных 45 : 55 %.

Витамины и витаминоподобные вещества участвуют в метаболизме веществ в организме человека, входят в состав коферментов и ферментов, влияют на процессы обмена веществ в организме человека. Потребность человека в витаминах должна удовлетворяться за счет потребления натуральных продуктов. Суточная потребность в витаминах приведена в таблице 6.1.

Минеральные вещества необходимы для нормального питания, они выполняют различные функции: входят в структурные компоненты костей, являются электролитами при поддержании водно-солевого состава крови и тканей, являются простетическими группами в составе различных ферментов, влияют на процессы обмена веществ в организме человека. Суточное содержание в пищевом рационе минеральных веществ, представлено в таблице 4.1. Оптимальное соотношение основных макроэлементов – кальция, фосфора, магния должно составлять 1 : 1,5 : 0,5 или в граммах 800 : 1200 : 400.

Очень важно с пищей обеспечить поступление в организм необходимых пищевых веществ в оптимальном количестве и в нужное время. Потребность в различных пищевых веществах и энергии зависит от пола, возраста, характера трудовой деятельности человека, климатических условий и ряда других факторов.

Нормы потребления важнейших пищевых веществ и энергии для взрослого человека приведены в таблице 1.1.

Режим питания базируется на четырех правилах:

- регулярность питания,

- дробность питания,

- рациональный подбор продуктов,

- оптимальное распределение пище в течение дня.
Таблица 1.1

Нормы потребления пищевых веществ и энергии


Пищевое вещество

Суточная потребность,

Вода, г

1750-2200

Белки, г

В том числе животные

85

50

Незаменимые аминокислоты, г

30

Усвояемые углеводы, г

400 - 500

В том числе моно- и дисахариды

50-100

Липиды, г

В том числе растительные

102

72

Незаменимые жирные кислоты, г

3 - 6

Фосфолипиды, г

5

Растительные липиды, г

20-25

Пищевые волокна, г

В том числе пектин, г

25

5

Энергетическая ценность, ккал

3000


Регулярность питания связана с соблюдением времени приема пищи. У человека формируется рефлекс выделения пищеварительного сока, что обеспечивает нормальное переваривание и усвоение пищи.

Дробность питания должна составлять 3-4 приема в сутки. При трехразовом приеме завтрак должен составлять 30 % пищевого рациона, обед 45-50 %, а ужин 20-25 %. Ужин не должен превышать трети дневного рациона.

Рациональный подбор продуктов при каждом приеме пищи должен обеспечить оптимальные условия для усвоения пищи. Белки животного происхождения рекомендуется употреблять в первой половине дня, молочную и растительную пищу – во второй.

Оптимальное распределение пищи в течение дня обеспечивает равномерную нагрузку на пищеварительную систему.

Рекомендуемые размеры ежедневного потребления пищевых продуктов приведены в таблице 1.2.

1.3 Определение энергетической и пищевой ценности продуктов питания
На основании норм потребности человека в основных пищевых веществах и данных о химическом составе пищевых продуктов можно рассчитать пищевую ценность продукта, а также составить индивидуальный рацион питания.

Под пищевой физиологической ценностью продукта питания понимают сбалансированное содержание в пищевом продукте усвояемых незаменимых веществ: незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ, ненасыщенных жирных кислот. Понятие пищевой ценности включает также оптимальное соотношение в пищевых продуктах белков, жиров, углеводов, которое составляет 1 : 1,2 : 4 или 85 : 102 : 360 граммов. При расчете пищевой ценности продукта определяется процентное содержание в продукте пищевых веществ: минеральных веществ (кальция, магния и т.д.), витаминов (тиамина, аскорбиновой кислоты и т.д.), от оптимального суточного потребления этого вещества. По полученным результатам делается вывод о полноценности или неполноценности продукта питания по его составу.

Энергия, которая освобождается из пищевых веществ в процессе биологического окисления используется для обеспечения физиологических функций организма, определяет энергетическую ценность пищевого продукта.

Энергетическую ценность продуктов питания принято выражать в килокалориях, расчет ведут на 100 г продукта. При необходимости пересчета в системе СИ используют переводной коэффициент 1 ккал = 4,184 кДж. Коэффициенты пересчета энергетической ценности важнейших составных частей сырья и пищевых продуктов составляют:

- Белки - 4 ккал;

- Углеводы - 4 ккал;


Таблица 1.2

Рекомендуемые размеры ежедневного потребления пищевых продуктов


Пищевые продукты

г/день

Хлеб и хлебопродукты в пересчете

на муку

279

Картофель

310

Овощи и бахчевые

381

Фрукты и ягоды

194

Сахар

112

Мясо и мясопродукты

232

Рыба и рыбопродукты

65

Молоко и молочные продукты в пересчете на молоко

1096

Молоко цельное

337

Молоко обезжиренное

35

Масло животное (21,7)*

16,7

Творог (4,0)*

24,9

Сметана и сливки (9,0)*

17,8

Сыр, брынза (8,0)*

16,7

Яйца, штук

0,8

Масло растительное, маргарин

33

* В скобках - коэффициент пересчета продукта в молоко.

Для расчета пищевой и энергетической ценности продуктов необходимо знать химический состав продуктов. Эти сведения можно найти в специальных справочниках.

Энергетическая ценность продукта рассчитывается по формуле 1.1
Э = (Х белок Ч 4) + (Х углеводы Ч4 ) + (Х жиры Ч 9) +

+ (Х орг.кислоты Ч3 ) + (Х спирт Ч 7) (1.1)
По уровню энергетической ценности (калорийности) пищевые продукты делятся на четыре группы:

- Особо высокоэнергетичные (шоколад, жиры) 400 - 900 ккал

- Высокоэнергетичные (сахар, крупа) 250 - 400 ккал

- среднеэнергетичные (хлеб, мясо) 100 – 250 ккал

- Низкоэнергетичные (молоко, рыба, овощи, фрукты) до 100 ккал

На выполнение всех функций организма человек затрачивает ежедневно 2200-2400 ккал для женщин и 2550-2800 ккал для мужчин. При повышенных физических нагрузках затраты энергии возрастают до 3500 – 4000 ккал.
ТЕМА 2 БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА
2.1 Классификация белков

2.2 Неферментативные превращения белков

2.3 Ферментативный гидролиз белков

2.4. Пищевая ценность белков

2.1 Классификация белков
Белковыми веществами называются высокомолекулярные органические соединения, молекулы которых состоят из остатков 20 различных ?-аминокислот. Белки играют огромную роль в деятельности живых организмов, в том числе и человека. Наиболее важными функциями белков являются:

- структурная функция (соединительные ткани, мышцы, волосы и т.д.); каталитическая функция (белки входят в состав ферментов);

- транспортная функция (перенос кислорода гемоглобином крови); защитная функция (антитела, фибриноген крови),

- сократительная функция (миозин мышечной ткани); гормональная (гормоны человека);

- резервная (ферритин селезенки). Резервная или питательная функция белков заключается в том, что белки используются организмом человека для синтеза белков и биологически активных соединений на основе белка, которые регулируют процессы обмена в организме человека.

Белки состоят из остатков ? - аминокислот соединенных пептидной связью (- СО – NН -), которая образуется за счет карбоксильной группы первой аминокислоты и ? - аминогруппы второй аминокислоты.

Существует несколько видов классификации белков.
Классификация по строению пептидной цепочки: различают спиралевидную форму в виде ? - спирали и складчатую структуру в виде ? - спирали.
Классификация по ориентации белковой молекулы в пространстве:

1.Первичная структура представляет собой соединение аминокислот в простейшую линейную цепь за счет только пептидных связей.

2.Вторичная структура представляет собой пространственное расположение полипептидой цепи в виде ά - спирали или ? - складчатой структуры. Структура удерживается за счет возникновения водородных связей между соседними пептидными связями.

3.Третичная структура представляет собой специфическое укладывание ά - спирали в виде глобул. Структура удерживается за счет возникновения связей между боковыми радикалами аминокислот.

4.Четвертичная структура представляет собой соединение нескольких глобул, находящихся в состоянии третичной структуры, в одну укрупненную структуру, обладающую новыми свойствами, не характерными для отдельных глобул. Глобулы удерживаются за счет возникновения водородных связей.

Поддержание характерной пространственной третичной структуры белковой молекулы осуществляется за счет взаимодействия боковых радикалов аминокислот между собой с образованием связей: водородных, дисульфидных, электростатических, гидрофобных. Конфигурации перечисленных связей приведены на рисунке 2.1.
Классификация по степени растворимости белка.

- Водорастворимые белки имеют небольшую молекулярную массу, их представляют альбумины яйца.

- Солерастворимые белки растворяются в 10 % растворе хлорида натрия, их представляют глобулины: белок молока казеин, белок крови глобулин.

- Щелочерастворимые белки растворяются в 0,2 % растворе гидроксила натрия, их представляют глютелины: белок клейковины пшеницы.

- Спирторастворимые белки растворяются в 60-80 % спирте, их представляют проламины: белки злаковых культур.
Классификация по строению белка.

Белки по строению белковой молекулы разделяются на простые или протеины и сложные или протеиды. В состав простых белков входят только аминокислоты, в состав сложных белков входят аминокислоты (апобелок) и вещества небелковой природы (простетическая группа), которая включает: фосфорную кислоту, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и т.д.

Протеиды подразделяются на подгруппы в зависимости от состава небелковой части:

- Липопротеиды состоят из белка и остатков липидов, они входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток.

- Гликопротеиды состоят из белка и высокомолекулярных углеводов, входят в состав яичного белка.

- Хромопротеиды состоят из белка и красящих веществ - пигментов, имеющих в своем составе металлы, например гемоглобин содержит железо.

- Нуклеопротеиды состоят из белка и нуклеиновых кислот, входят в состав протоплазмы клеток и в ядро клетки.

- Фосфопротеиды состоят из белка и фосфорной кислоты, входят в состав клетки.
2.2 Неферментативные превращения белков
Белки находят применение в производстве пищевых продуктов не только как питательные ингредиенты, они обладают специфическими свойствами – функциональными свойствами, которые обеспечивают структуру, влияют на технологию производства пищевого продукта.

Рис. 2.1 Виды связей в молекуле белка
Водородные: 1- между пептидными группами; 2 – между карбоксильной группой (аспарагиновая и глютаминовыя кислоты) и спиртовым гидроксилом (серин); 3- между фенольным гидроксилом и имидозолом. Электростатическое взаимодействие: 4 –между основанием и кислотой (аминогруппой лизина и карбоксильной группой аспарагиновой и глютаминовой аминокислот). Гидрофобные: 5 -при участии лейцина, изолейцина, валина, аланина; 6 – с участием фенилаланина.

Водосвязывающая способность или гидратация. Белки способны связывать воду, то есть проявляют гидрофильные свойства. При этом белки набухают, увеличивается их масса и объем. Гидрофильность клейковинных белков – один из признаков, характеризующих качество зерна и муки. Цитоплазма клетки представляет стабилизированную суспензию из молекул белка. В процессе технологической переработки сырья происходит связывание воды, продукты увеличиваются в объеме – набухают.

Денатурация белков – это процесс изменения пространственной структуры белка под влиянием внешних факторов: нагревание, механическое воздействие, химическое воздействие, физическое воздействие и т. д. При денатурации распадается четвертичная, третичная, вторичная структура белка, но сохранятся первичная структура и не изменяется химический состав белка. При денатурации меняется физические свойства белка: снижается растворимость и водосвязывающая способность, теряется биологическая активность белка. Одновременно увеличивается активность некоторых химических групп, облегчается ферментативный гидролиз белка.

При технологической переработке сырья (очистка, перемешивание, варка, обработка химическими реагентами, использование вакуума или повышенного давления) белки подвергаются денатурации, что повышает степень их усвоения.

Пенообразование. Белки способны образовывать высококонцентрированные системы жидкость – газ, твердое тело - газ в виде пены. Белки выполняют функцию пенообразователей в кондитерской промышленности (суфле, пастила), в хлебопечении, в производстве пива. Поверхность газовых пузырьков покрывает жидкая или твердая оболочка, состоящая из белков. При истончении этой оболочки газовые пузырьки лопаются, происходит коалисценция или слияние пузырьков, пена становится рыхлой, менее стойкой. Устойчивость структуры пены является важным фактором повышения качества пищевых продуктов, в том числе и пива.

Меланоидинообразование (реакция Майяра). При взаимодействии аминогрупп белков и аминокислот с карбонильными группами углеводов происходит реакция меланоидинообразования. Это окислительно-восстановительный процесс с образованием различных промежуточных продуктов, конечные продукты реакции – меланоидины имеют коричневый цвет, влияют на цвет и вкус готовых продуктов. Реакция Майяра происходит при сушке солода, при кипячении сусла с хмелем, при выпечке хлеба, при варке сахарных сиропов, при переработке овощей и фруктов. Скорость и глубина реакции меланоидинообразования зависит от состава продукта, уровня рН среды (более благоприятна слабощелочная среда), температура, влажность. Меланоидинообразование снижает активность витаминов и ферментов, что приводит к снижению пищевой ценности продуктов.


2.3.Ферментативный гидролиз белков
Гидролиз белков осуществляют протеолитические ферменты. Большое разнообразие протеолитических ферментов связано со специфичностью их воздействия на белок. Место приложения или действия протеолитического фермента связано со структурой радикалов, находящихся рядом с пептидной связью. Пепсин расщепляет связь между фенилаланином и тирозином, глутаминовой кислотой и цистином (метионином, глицином), между валином и лейцином. Трипсин расщепляет связь между аргинином (лизином) и другими аминокислотами. Химотрипсин – между ароматическими аминокислотами (триптофан, тирозин, фенилаланин) и метионином. Аминопептидазы действуют со стороны N – концевой аминокислоты, карбоксипептидазы со стороны С – концевой аминокислоты. Эндопептидазы разрушают белок внутри молекулы, экзопептидазы – действуют с конца молекулы. Для полного гидролиза белковой молекулы необходим набор большого количества различных протеолитических ферментов. Гидролиз белка можно представить в виде схемы:
химотрепсин аминопептидаза

пепсин пепсин трипсин карбоксипептадаза аминопептидаза

БЕЛКИ ? АЛЬБУМОЗЫ ? ПОЛИПЕПТИДЫ ? ПЕПТИДЫ ? ДИПЕПТИДЫ ?
? АМИНОКИСЛОТЫ
2.4 Пищевая ценность белков
Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава по содержанию незаменимых аминокислот. В эту группу входят аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека. К незаменимым аминокислотам относят аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, лизин, треонин, метионин, триптофан. Аминокислоты аргинин и гистидин относятся к частично заменимым, так как они медленно синтезируются организмом человека. Отсутствие в пище одной или нескольких незаменимых аминокислот приводит к нарушению деятельности центральной нервной системы, останавливают рост и развитие организма, к неполному усвоению других аминокислот. Биологическая ценность белков рассчитывается по аминокислотному скору (а.с.). Аминокислотный скор выражается в процентах, представляющих отношение содержания незаменимой аминокислоты в исследуемом белке продукта к ее количеству в эталонном белке. Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям человека в каждой незаменимой аминокислоте. Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Например, в белке пшеницы лимитирующей является аминокислота лизин, в кукурузе – метионин, в картофеле и бобовых культурах лимитирующими являются метионин и цистин – это серосодержащие аминокислоты.

Животные и растительные белки отличаются по биологической ценности. Аминокислотный состав животных белков близок к аминокислотному составу белков человека, поэтому животные белки являются полноценными. Белки растительные содержат пониженное содержание лизина, триптофана, треонина, метионина, цистина.

Биологическая ценность белков определяется степенью их усвоения в организме человека. Животные белки имеют белее высокую степень усвояемости, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается 90 % аминокислот, а из растительных 60 - 80 %. В порядке убывания скорости усвоения белков продукты располагаются в последовательности:
рыба > молочные продукты > мясо > хлеб > крупы
Одной из причин низкой усвояемости растительных белков является их взаимодействие с полисахаридами, которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.

При недостатке в пище углеводов и липидов требования к белку несколько изменяется. Наряду с биологической ролью белок начинает выполнять энергетическую функцию. При усвоении 1 грамма белка выделяется 4 ккал энергии. При избыточном потреблении белка возникает опасность синтеза липидов и ожирения организма.

Суточная потребность взрослого человека в белках составляет 5 г на 1 кг массы тела или 70 - 100 г в сутки. На долю белков животного происхождения должно приходиться 55 % и растительного происхождения 45 % от суточного рациона человека.

  1   2   3   4   5   6


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации