Биохимия пищевых продуктов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Содержание

Как приостановить ферментативные процессы при переработке сырья?

Как влияет степень гидролиза жира на его пищевую ценность?

Амилолиз и гликогенолиз

Какую физиологическую роль выполняют витамины в организме человека?

Задача

Список литературы

Как приостановить ферментативные процессы при переработке сырья?

Ферментативные процессы играют также важную роль при хранении пищевого сырья и готовой продукции (зерновых и бобовых культур, плодов, ягод, овощей, жира, жиросодержащих продуктов и др.).

Кинетика биохимических процессов зависит от ряда факторов: концентрации фермента и субстрата, биохимической природы реагирующих веществ, температуры и реакции среды pH, присутствия активаторов и ингибиторов.

Скорость биохимических процессов при переработке пищевого сырья зависит, в основном, от природы субстрата и его атакоспособности, т. е. податливости к действию ферментов, которая зависит от состава и структуры субстрата.

Например, атакоснособность амилолитических ферментов крахмала, полученного из разных зерновых культур, неодинаковая.

Она увеличивается с уменьшением размеров крахмальных зерен, т. е. при механическом действии на структуру зерен крахмала.

Но действие амилаз на крахмал незначительно по сравнению с их действием на клейстеризованный крахмал.

Поэтому в тех областях пищевой промышленности, где крахмал является источником образования сахаров за счет расщепления его амилолитическими ферментами, зерно или муку клейстеризуют путем разваривания.

Такая технологическая обработка применяется в хлебопекарной, паточной и спиртовой промышленностях.

Атакуемость белка протеолитическими ферментами зависит от строения белковой молекулы.

Чем крепче структура белка, тем меньше эффективность атакуемости ферментов.

Наиболее интенсивное влияние на активность ферментов и скорость биохимических процессов в пищевом сырье имеют температура и реакция среды.

С повышением температуры активность ферментов возрастает и достигает максимума при оптимальной температуре для каждого отдельно взятого фермента.

Температурный оптимум для ферментов растительного происхождения составляет около 40...50° С.

Снижение активности фермента при повышении температуры связано с процессами денатурации белка, так как фермент -- это органический естественный катализатор белкового происхождения.

Полное прекращение действия фермента происходит при температурах, близких к 100° С, что не имеет отношения к термофильным ферментам, которые выдерживают короткое нагревание, равное температуре выше 100° С.

В биотехнологических процессах пищевых технологий важную роль играют и ингибиторы ферментов, которые снижают их активность.

Действие ингибиторов характеризуется блокированием сульфгидрильных связей фермента и превращением их в дисулъфидные группы.

Ингибирование фермента может проходить также под действием белковых нерастворимых осадков.

Это соединения солей тяжелых металлов (ртути, свинца, вольфрама), разных кислот и др.

Окись углевода СО ингибирует ряд окислительно-восстановительных ферментов, в состав которых входит железо или медь.

При уменьшении содержания воды снижается интенсивность биохимических реакций.

Как влияет степень гидролиза жира на его пищевую ценность?

Гидролиз жиров -- расщепление их на глицерин и жирные кислоты под действием воды и высокой температуры, щелочей, кислот и ферментов.

Гидролиз, или омыление, жиров происходит под действием воды, с участием ферментов или кислотных катализаторов (обратимо), при этом образуются спирт - глицерин и смесь карбоновых кислот:

или щелочей (необратимо). При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами. Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей:

Мыла -- это калиевые и натриевые соли высших карбоновых кислот.

При любом способе тепловой обработки в жирах происходят как гидролитические, так и окислительные изменения, обусловленные действием на жир высокой температуры, воздуха и воды. Преобладание того или иного процесса зависит от температуры и продолжительности нагревания, степени воздействия на жир воды и воздуха, а также от присутствия веществ, способных вступать с жиром в химические взаимодействия.

Изменение жиров при варке и припускании продуктов. Содержащийся в продуктах жир в процессе варки плавится и переходит в бульон. Количество выделившегося жира зависит от его содержания и характера отложения в продукте, продолжительности варки, массы кусков и других причин. Так, из мяса при варке извлекается до 40% жира, из костей -- 25--40%. Тощая рыба при припускании теряет до 50% жира, средней жирности -- до 14%.

Основная масса извлеченного жира собирается на поверхности бульона и лишь небольшая часть (до 10%) его эмульгирует, т. е. распределяется в жидкости в виде мельчайших шариков. Присутствие эмульгированного жира в бульоне -- явление нежелательное, так как бульон становится мутноватым. Кроме того, в результате эмульгирования значительно увеличивается поверхность соприкосновения жира с кипящей водой, что создает благоприятные условия для его гидролиза. Степень эмульгирования жира при варке бульона находится в прямой зависимости от интенсивности кипения и количества жидкости по отношению к продукту.

Гидролиз жира протекает в три стадии:

- первая -- из триглицерида в присутствии воды образуются диглицерид и жирная кислота;

- вторая -- из диглицерида образуются моноглицерид и жирная кислота;

- третья -- из моноглицерида образуются глицерин и жирная кислота.

Присутствующие в варочной среде поваренная соль и органические кислоты способствуют гидролизу жира. Накапливающиеся в результате гидролиза жирные кислоты образуют с ионами калия и натрия, которые всегда присутствуют в бульонах, мыла, придающие бульонам неприятный салистый вкус. Для снижения степени гидролиза жира и сохранения качества бульонов необходимо не допускать бурного кипения бульонов, снимать излишки жира с поверхности, солить бульон в конце варки.

При варке продуктов контакт жира с кислородом воздуха ограничен, поэтому окисляется лишь часть жирных кислот, окисление идет неглубоко (с образованием перекисных соединений и монооксикислот).

При жарке продуктов основным способом (с небольшим количеством жира) часть жира теряется. Эти потери называются угаром. Угар складывается из жира, который теряется в результате разбрызгивания, и потерь вследствие дымообразования. Разбрызгивание вызывает интенсивное кипение влаги, содержащейся в жире и выделяющейся из продуктов. Большой угар дают жиры, содержащие влагу,-- маргарин и сливочное масло. Интенсивно выделяют влагу при обжаривании полуфабрикаты, богатые белками (мясо, птица, рыба). На степень разбрызгивания жира влияет связь влаги в продукте. Так, при обжаривании сырого картофеля угар жира значительно больше, чем при обжаривании предварительно сваренных клубней.

Дымообразование связано с глубоким разложением жира при нагревании его до высокой температуры (170--200°С). Температура дымообразования зависит от вида жира, скорости нагревания его, величины греющей поверхности и ряда других факторов. Для жарки лучше использовать жиры с высокой температурой дымообразования -- пищевой саломас (230°С), свиное сало (220°С) и др. Менее подходят для этой цели растительные масла с низкой температурой дымообразования (170-- 180°С).

Одновременно с угаром жира происходят частичное поглощение его обжариваемыми продуктами. Количество поглощенного жира зависит также от влажности его и продукта, характера выделяемой из него влаги. Так, продукты, содержащие много белка (мясо, птица, рыба), поглощают мало жира, так как этому препятствует влага, выделяющаяся при денатурации белков. В предварительно сваренном картофеле влага связана крахмалом и жира впитывается больше, чем при обжаривании сырого картофеля. Чем мельче нарезка картофеля, тем больше он поглощает жира.

Основная масса впитываемого жира накапливается в корочке обрабатываемого продукта. При жарке мяса, рыбы и птицы поглощаемый ими жир эмульгируется в растворе глютина, образовавшегося при расщеплении коллагена. При этом продукт приобретает дополнительную сочность и нежность.

Поглощенный жир в самом продукте изменяется мало, но оставшийся в посуде может претерпеть некоторые изменения гидролитического и окислительного характера. Частичный гидролиз жира происходит за счет влаги, содержащейся в самих продуктах. Несмотря на значительный контакт с кислородом воздуха (аэрацию) и действие высоких температур (140--200°С), глубоких окислительных изменений в жире не наблюдается, поскольку невелика продолжительность нагревания и жир повторно не используется. Изменения жиров при жарке основным способом заключаются, главным образом, в образовании пероксидов и гидропероксидов (перекисей и гидроперекисей), в разложении глицерина до акролеина. Акролеин обладает резким неприятным запахом, который вызывает раздражение слизистых оболочек носа, горла и слезотечение.

Особенно заметно жиры изменяются при жарке продуктов во фритюре, так как подвергаются длительному нагреванию. Кроме того, мелкие частицы продукта и панировка часто остаются в жире и сгорают, а образующиеся при этом вещества каталитически ускоряют разложение жира.

Физико-химические изменения, происходящие в жире при жарке, приводят к изменению его цвета, вкуса и запаха. Одна из причин появления темной окраски и ухудшения вкуса -- реакция меланоидинообразования. Источником аминных групп для этого процесса могут служить обжариваемые продукты и фосфатиды нерафинированных масел.

При жарке пищевая ценность жира снижается вследствие уменьшения содержания в нем жирорастворимых витаминов, незаменимых жирных кислот, фосфатидов и других биологически активных веществ, а также за счет образования в нем неусвояемых компонентов и токсичных веществ.

Уменьшение содержания витаминов и фосфатидов происходит при любом способе жарки, тогда как содержание незаменимых жирных кислот снижается лишь при длительном нагревании. Вследствие уменьшения непредельности жира из-за разрыва двойных связей снижается его биологическая ценность.

Накапливающиеся в жире продукты окисления и полимеризации вызывают раздражение слизистой оболочки кишечника, оказывают послабляющее действие, ухудшают усвояемость не только жира, но и употребляемых вместе с ним продуктов. Токсичность продуктов окисления и полимеризации проявляется при большом содержании их в рационе. При соблюдении режимов жарки вторичные продукты окисления появляются во фритюрных жирах в небольшом количестве.

Амилолиз и гликогенолиз

Гликогенолиз - это распад гликогена.

Гликоген - главный запасной полисахарид организма человека и животных. Накапливается в печени и мышцах.

Гликогенолиз может осуществляться либо путем гидролиза (под действием ферментов амилаз), либо фосфоролиза.

Фосфоролиз является основным путем распада гликогена, его катализирует фермент гликогенфосфорилаза, относящийся к классу трансфераз. Фосфорилазы переводят полисахариды из запасной формы в метаболически активную. Гликогенфосфорилаза отщепляет остатки глюкозы от полигликозидной цепи гликогена и переносит их на молекулу фосфорной кислоты с образованием глюкозо-1-фосфата:

Глюкозо-1-фосфат быстро изомеризуется, превращаясь в глюкозо-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы:

На данном этапе заканчивается распад гликогена в мышечной ткани.

В печени из глюкозо-6-фосфата происходит образование свободной глюкозы под влиянием глюкозо-6-фосфатазы. Данный фермент катализирует гидролитическое отщепление фосфата:

Фосфорилированная глюкоза, в отличие от свободной, не может легко диффундировать из клеток. Поэтому функция мышечного гликогена заключается в том, что он является легкодоступным источником глюкозы для самой мышцы. Печень содержит гидролитический фермент глюкозо-6-фосфатазу, который и обеспечивает возможность быстрого выхода глюкозы из этого органа в кровь и использования другими тканями (в том числе мышечной). Гликоген печени используется для поддержания относительного постоянства концентрации глюкозы в крови.

Кроме распада путем фосфорилирования, был установлен имеющий некоторое практическое значение амилолитический распад гликогена в мускулах. В нем принимают участие путем комбинированного воздействия б-амилаза, амило-1:6-глюкозидаза и мальтаза. В результате их воздействия образуется свободная глюкоза. Амилолитическому пути разложения подвергается приблизительно 1/10 часть общего количества гликогена, если этот процесс протекает в целом, неповрежденном мускуле. Амилолитические изменения гликогена после прекращения жизни животных в мускулах крупного рогатого скота подробно исследовались Журавской. Автором было установлено, что в начальных стадиях автолиза мышц крупного рогатого скота при 4° С параллельно с распадом значительной части мышечного гликогена и накоплением молочной кислоты наблюдается образование мальтозы, глюкозы и несбраживаемых редуцирующих полисахаридов. При этом накопление редуцирующих углеводов продолжается на всем протяжении наблюдаемого процесса до 6 суток.

В первые часы автолитические изменения углеводов мышцы лишь ограниченно связаны с амилолитическим распадом гликогена и преимущественно обусловлены интенсивно протекающими реакциями анаэробного гликолиза.

Однако после 24 ч хранения дальнейший распад гликогена обусловлен только амилолитическим процессом. Следовательно, этот путь распада гликогена характерен для более поздних этапов автолиза, следующих за послеубойным окоченением мышцы.

Исследованиями Дуды установлено, что в измельченной свинине, к которой добавлено 3% NaCl, гликолитические изменения гликогена несколько заторможены, а его амилолиз протекает значительно более интенсивно. Поэтому возможно, что добавление к мышечной ткани NaCl сопровождается уменьшением АТФазной активности миозина.

При этом необходимо учитывать, что для торможения гликолитических и усиления амилолитических процессов в опытах Дуды, очевидно, большее значение имело добавление поваренной соли, чем измельчение мышечной ткани. Павловским были поставлены опыты но изучению влияния измельчения мышечной ткани на послеубойные автолитические процессы в мускулах крупного рогатого скота при 4° С. Им выяснено, что на первых стадиях автолитических изменений интенсивность распада гликогена, накопления молочной кислоты и смещения pH в кислую сторону в измельченных мышцах возрастает примерно в 2--3 раза.

Накопление молочной кислоты в измельченной мышце достигает максимума к 8--10 ч против 24--48 ч для цельной мышцы.

В охлажденном мясе после измельчения при последующем хранении при низких положительных температурах протекают аналогичные процессы.

Однако при хранении мороженых цельных и измельченных мускулов процессы амилолиза, сопровождающиеся накоплением редуцирующих сахаров, происходят более интенсивно, чем при положительных температурах.

Эти данные свидетельствуют о возможности практического значения амилолиза гликогена в технологии мясной промышленности при переработке парного мяса или мяса после однофазной заморозки на колбасные изделия.

Какую физиологическую роль выполняют витамины в организме человека?

Больше ста лет назад люди и не думали о том, что помимо пищи нашему организму нужны ещё какие-то дополнительные элементы. Тогда аксиомой считалось, что еда должна содержать в себе жиры, углеводы и белки. И, тем не менее, путешественники, которые всегда были вооружены арсеналом разнообразной пищи, нередко умирали от цинги. Когда же от этой страшной болезни начали излечиваться с помощью сока лимона, врачи задумались. В чем же дело и как влияет эта кислая жидкость на заболевание?

Ученые начали свои эксперименты на мышах, курах, а поляк Функ взялся исследовать жертв болезни бери-бери. Он выделил вещество, которое добавлял в пищу, и добился с его помощью исчезновения болезни. Это было в 1912 году, а тем веществом стал витамин В1. Именно Функ внёс предложение именовать эти вещества "аминами жизни", откуда и произошло их название.

Сегодня это органические соединения разной природы, которые играют большую роль в процессах жизнедеятельности нашего организма. Преимущественно витамины в человеческом организме не синтезируются либо синтезируются в небольшом количестве. Вот поэтому мы обязаны получать их с пищей.

Традиционно биологические вещества этой группы делят на жирорастворимые и водорастворимые. К первой группе принадлежат А, К, Е, D, а к второй -- представители группы В и Р.

Эти полезные элементы не входят в состав тканей, не имеют калорийности, но они активно участвуют почти во всех физиологических и химических процессах.

Основные задачи витаминов -- поддержка обмена веществ, ускорение химических реакций, обезвреживание канцерогенов и свободных радикалов, которые являются причиной старения.

В наше время существует около 30 их видов. Половина из этого количества изучена очень хорошо, что даёт возможность применять их в лекарственных целях.

Термином "провитамины" обозначаются вещества, способные при ряде условий становиться витаминами, например, каротин. И никакого отношения к "профессиональным" (как многие думают) они не имеют.

Витамины являются катализаторами обменных процессов. Многие из них служат компонентами ферментативных систем, преобразуясь в коферменты -- вещества, связывающиеся с ферментами для их активации. С помощью ферментных комплексов ускоряются химические реакции организма, регулируется обмен веществ, запускаются процессы расщепления одних веществ и образования других. Ферменты и коферменты в комплексе участвуют в синтезе белковых молекул.

Витамины, к тому же, являются антиоксидантами, нейтрализуя свободные радикалы и замедляя процессы окисления. Антиоксидантами служат витамины Е, С, Р.

Ещё одна важная их функция -- транспортная. Отдельные из витаминов помогают транспортировать полезные вещества через клеточные барьеры. Эта функция делает возможной проникновение одних веществ в клетки и выход других. К примеру, D помогает ионам кальция проникнуть через мембраны клеток, кишечные оболочки, то есть всасываться в нашем кишечнике.

Задача

Рассчитать энергетическую ценность продуктов:

а) Сосиски молочные

б) Брынза из коровьего молока

биохимический витамин пищевой жир

Расчет.

Находим по таблицам химического состава пищевых продуктов содержание основных пищевых веществ в молочных сосисках: Белки - 12,3, Жиры - 25,3, Углеводы - 1,6,

Рассчитываем энергетическую ценность 100 г молочных сосисок:

ЭЦ = 12,3*4 + 25,3*9,0 + 1,6*3,75 = 282,9 ккал

Находим по таблицам химического состава пищевых продуктов содержание основных пищевых веществ в брынзе из коровьего молока: Белки - 17,9, Жиры - 20,1, Углеводы - 0,0

Рассчитываем энергетическую ценность 100 г брынзы из коровьего молока:

ЭЦ = 17,9*4 + 20,1*9,0 + 0,0*3,75 = 252,5 ккал

Список литературы

Биотехнология кормов и кормовых добавок / А. И. Петенко, А. Г. Кощаев, И. С.

Жолобова, Н. В. Сазонова // Краснодар: ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ», 2011. - 454 с.

Воробьев Р. И. Питание и здоровье. - М.: Медицина, 1990. - 160 с.

Збарецкий Б. И., Иванов И. И., Мордашев С. Р. Биологическая химия. - М.: Медицина, 1972. - 582 с.

Колодязная В. С. Химия пищевых продуктов : учеб.пособие / В.С. Колодязная. - СПб.:

Лифляндский В. Г. Новейшая энциклопедия незаменимых веществ. - СПб. : Нева, 2004.

Научный журнал КубГАУ, №96(02), 2014 года

http://www.vitaminius.ru/vitaminy.php

Размещено на Allbest.ru