Пищевая химия

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кубанский государственный технологический университет»

(КубГТУ)

Кафедра биоорганической химии и технической микробиологии

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Пищевая химия»

Вариант № 13

Выполнил: студент 3 курса

факультета МИППС Сосиков Е.С

2014

Содержание

1. Резервные и структурные липиды, их функции в организме человека. Суточная норма потребления жиров

1.1 Резервные (запасные) липиды, их функции в организме человека

1.2 Структурные липиды, их функции в организме человека

1.3 Суточная норма потребления жиров

2. Гидролиз крахмала гликогена

Список использованной литературы

1. Резервные и структурные липиды, их функции в организме человека. Суточная норма потребления жиров

Липидами называют сложную смесь эфироподобных органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которая содержится в клетках растений, животных и микроорганизмах. Липиды широко распространены в природе и вместе с белками и углеводами составляют основную массу органических веществ всех?живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки.?Они широко используются при получении многих продуктов питания,?являются важными компонентами пищевого сырья, полупродуктов и?готовых пищевых продуктов, во многом определяя их пищевую и биологическую полноценность и вкусовые качества.

Липиды не растворимы в воде (гидрофобны), хорошо растворимы в?органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.).

В растениях липиды накапливаются, главным образом, в семенах и плодах. У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных, мозговой и нервной ткани и тканях, окружающих важные органы (сердце, почки).

По химическому строению липиды являются производными жирных кислот, спиртов, альдегидов, построенных с помощью сложноэфирной,?простой эфирной, фосфоэфирной, гликозидной связей.

Липиды по их функциям в организме часто делят на две группы -- запасные (резервные) и структурные (протоплазматические). Это деление условное, но оно широко применяется. Отдельные авторы, подчеркивая защитные функции липидов, выделяют некоторые из них в особую группу (например, воски).

1.1 Резервные (запасные) липиды, их функции в организме человека

Запасные липиды, в основном жиры (ацилглицерины), обладая высокой калорийностью, являются энергетическим и строительным резервом организма, который используется им при недостатке питания и заболеваниях. Высокая калорийность жира позволяет организму в экстремальных?ситуациях существовать за счет его запасов («жировых депо») в течение нескольких недель. До 90% всех видов растений содержат запасные липиды, главным образом, в семенах. Запасные липиды являются защитными веществами, помогающими растению переносить неблагоприятное воздействие?внешней среды, например, низкие температуры. Запасные липиды животных и рыб, концентрируясь в подкожной жировой ткани, защищают организм от травм. Воски, которые выполняют защитные функции, также могут быть условно отнесены к защитным липидам. Запасные липиды у большинства растений и животных являются основной по массе группой липидов (иногда до 95--96%) и относительно легко извлекаются из жиросодержащего материала неполярными растворителями («свободные липиды»).

Наиболее важная и распространенная группа простых нейтральных?липидов -- ацилглицерины. Ацилглицерины (или глицериды) -- это?сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.?Они составляют основную массу липидов (иногда до 95%) и, по существу, именно их называют жирами или маслами. Ацилглицерины - жидкости или твердые вещества с низкими (до 40°С) температурами плавления и довольно высокими температурами кипения, с повышенной вязкостью («маслообразные»), без цвета и запаха, легче воды, нелетучие.

В состав жиров входят,?главным образом, триацилглицерины (I), а также диацилглицерины (II)?и моноацилглицерины (III):

Другой важной группой простых липидов являются воски. Восками?называют сложные эфиры высших одноосновных карбоновых кислот?(С°18 - С°30) и одноатомных (содержащих одну группу ОН) высокомолекулярных (с 18 - 30 атомами углерода) спиртов:

1.2 Структурные липиды, их функции в организме человека

Структурные липиды (в первую очередь, фосфолипиды) образуют?сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами, из которых?построены мембраны клеток и клеточных структур, и участвуют в разнообразных сложных процессах, протекающих в клетках.

Фосфолипиды являются представителями сложных липидов. Молекулы фосфолипидов построены из остатков спиртов (глицерина, сфингозина), жирных кислот, фосфорной кислоты, а?также содержат азотистые основания (чаще всего холин или этаноламин), остатки аминокислот и некоторых других соединений.

В молекуле фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные.

Фосфолипиды вместе с белками и углеводами участвуют в построении?мембран (перегородок) клеток и субклеточных структур (органелл), выполняя роль несущих конструкций мембран, регулируют поступление в?клетку и ее структуры разнообразных соединений.

Структурные липиды по массе составляют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах?3--5%). Это трудноизвлекаемые «связанные» и «прочносвязанные» липиды. Для их извлечения необходимо предварительно разрушить их связь?с белками, углеводами и другими компонентами клетки. Связанные липиды выделяются гидрофильными полярными растворителями или их?смесями (хлороформ--метанол, хлороформ--этанол), которые разрушают некоторые белково-липидные, гликолипидные соединения. Прочносвязанные липиды извлекаются после обработки липидсодержащего материала спиртовым раствором щелочи при кипячении для разрушения?прочных комплексов липидов с нелипидными компонентами. При этом?может происходить гидролиз отдельных групп липидов и омыление жирных кислот щелочью. При извлечении липидов из масличного сырья в?масло переходит большая группа сопутствующих жирам жирорастворимых веществ: пигменты, жирорастворимые витамины, изопреноиды, в?том числе стерины и некоторые другие соединения. Они играют большую роль в пищевой технологии и влияют на пищевую и физиологическую ценность полученных продуктов питания. Извлекаемая из семян?смесь, состоящая из разных групп липидов и растворенных в них сопутствующих веществ, получила название сырого жира (рис. 1).

Рис. 1 Основные компоненты сырого жира

Среди сопутствующих жирам неомыляемых веществ важное место занимают циклические спирты и их эфиры --?стеролы и стерины.

Стерины -- алициклические вещества, входящие в группу стероидов, обычно они представляют собой кристаллические одноатомные спирты?(стеролы) или их эфиры (стериды). Стерины имеют в своей основе структуру пергидроциклопентанофенантрена.

Стерины и их производные, несмотря на их невысокое содержание,?играют исключительно важную роль в жизни всех живых организмов.?В виде сложных комплексов с белками они входят в состав протоплазмы?и мембран, регулируют обмен веществ в клетке.

Холестерин обнаружен в тканях всех животных и отсутствует, или?присутствует в незначительном количестве, в растениях.

Он является структурным компонентом клетки, участвует в обмене?желчных кислот, гормонов; 70--80% холестерина в организме человека?синтезируется в печени и других тканях.

1.3 Суточная норма потребления жиров

Растительные жиры и масла являются обязательным компонентом?пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком ряда необходимых для него веществ (непредельных?жирных кислот, фосфолипидов, жирорастворимых витаминов, стеринов),?то есть они являются незаменимыми факторами питания, определяющими его биологическую эффективность. Рекомендуемое содержание жира?в рационе человека (по калорийности) составляет 30-33%; для населения?южных зон нашей страны рекомендуется -- 27-28%, северных -- 38-40%?или 90-107 г в сутки, в том числе непосредственно в виде жиров 45-50 г.

Длительное ограничение жиров в питании или систематическое использование жиров с пониженным содержанием необходимых компонентов, в том числе сливочного масла, приводит к отклонениям в физиологическом состоянии организма: нарушается деятельность центральной?нервной системы, снижается устойчивость организма к инфекциям (иммунитет), сокращается продолжительность жизни. Но и избыточное потребление жиров нежелательно, оно приводит к ожирению, сердечнососудистым заболеваниям, преждевременному старению.

В составе пищевых продуктов различают видимые жиры (растительные масла, животные жиры, сливочное масло, маргарин, кулинарный?жир) и невидимые жиры (жир в мясе и мясопродуктах, рыбе, молоке и?молочных продуктах, крупе, хлебобулочных и кондитерских изделиях).?Это, конечно, условное деление, но оно широко применяется.

Наиболее важные источники жиров в питании -- растительные масла (в рафинированных маслах 99,7-99,8% жира), сливочное масло (61,5--?82,5% липидов), маргарин (до 82,0% жира), комбинированные жиры?(50--72% жира), кулинарные жиры (99% жира), молочные продукты?(3,5--30% жира), некоторые виды кондитерских изделий -- шоколад (35--?40%), отдельные сорта конфет (до 35%), печенье (10--11%); крупы --?гречневая (3,3%), овсяная (6,1%); сыры (25--50%), продукты из свинины, колбасные изделия (10-23% жира). Часть этих продуктов является?источником растительных масел (растительные масла, крупы), другие -- животных жиров.

В питании имеет значение не только количество, но и химический?состав употребляемых жиров, особенно содержание полиненасыщенных кислот с определенным положением двойных связей и цис-конфигурацией (линолевой С²₁₈; альфа- и гамма-линоленовой С³₁₈; олеиновой С¹₁₈; арахидоновой С⁴₂₀; полиненасыщенных жирных кислот с?5--6 двойными связями семейства омега-3).

Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека, арахидоновая -- синтезируется из линолевой кислоты при участии витамина В₆. Поэтому они получили название «незаменимых» или?«эссенциальных» кислот. Линоленовая кислота образует другие полиненасыщенные жирные кислоты. В состав полиненасыщенных жирных?кислот семейства омега-3 входят: б-линоленовая, эйкозапентаеновая, докозагексаеновая кислоты. Рекомендуемое Институтом питания?РАМН соотношение омега 6/омега 3 в рационе составляет для здорового?человека 10:1, для лечебного питания -- от 3: 1 до 5: 1.

В настоящее время считают, что суточная потребность в линолевой?кислоте должна составлять 6--10 г, минимальная -- 2--6 г, а ее суммарное?содержание в жирах пищевого рациона -- не менее 4% от общей калорийности. Следовательно, состав жирных кислот липидов в пищевых продуктах, предназначенных для питания молодого, здорового организма,?должен быть сбалансированным: 10-20% -- полиненасыщенных, 50-60% -- мононенасыщенных и 30% насыщенных, часть из которых должна быть?со средней длиной цепи. Это обеспечивается при использовании в рационе 1/3 растительных и 2/3 животных жиров. Для людей пожилого возраста?и больных сердечно-сосудистыми заболеваниями содержание линолевой?кислоты должно составлять около 40%, соотношение полиненасыщенных?и насыщенных кислот -- приближаться к 2: 1, соотношение линолевой и?линоленовой кислот -- 10: 1 (Институт питания РАМН).

По современным представлениям наиболее целесообразно использовать в каждый отдельный прием пищи жиры, имеющие сбалансированный состав, а не потреблять жировые продукты различного состава в?течение суток.

Важной в питании группой липидов являются фосфолипиды, участвующие в построении клеточных мембран и транспорте жира в организме,?они способствуют лучшему усвоению жиров и препятствуют ожирению?печени. Общая потребность человека в фосфолипидах до 5--10 г в сутки. Отдельно хочется остановиться на физиологической роли холестерина. Как известно, при повышении его уровня в крови опасность возникновения и развития атеросклероза возрастает; 80% холестерина содержится в яйцах (0,57%), сливочном масле (0,2--0,3%), субпродуктах (0,2--0,3%).

Суточное его потребление с пищей не должно превышать 0,5 г. Растительные жиры -- единственный источник витамина Е и в-каротина, животные жиры -- витаминов А и Б.

2. Гидролиз крахмала гликогена

гидролиз липид жир молекула

Во многих пищевых производствах имеет место гидролиз пищевых гликозидов, олигосахаридов и полисахаридов. Гидролиз зависит от многих факторов: рН, температуры, аномерной конфигурации, комплекса ферментов. Он важен не только для процессов получения пищевых продуктов, но?также и для процессов их хранения. В последнем случае реакции гидролиза могут приводить к нежелательным изменениям цвета или, в случае полисахаридов, могут приводить к неспособности их образовывать гели.

Крахмал представляет собой комплекс двух гомополисахаридов: линейного -- амилозы и разветвленного -- амилопектина. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10--30%, амилопектина 70--90%. Полисахариды крахмала построены из остатков глюкозы, соединенных в амилозе и в линейных цепях?амилопектина б-1,4-связями, а в точках ветвления амилопектина -- межцепочными б-1,6-связями. Крахмал является главной составной частью пищи человека. Хлеб,?картофель, крупы, овощи -- главный энергетический ресурс его организма.

Известно, что б-D-(1,4) -связи в крахмале легче гидролизуются, чем?в-D-(1,4) -связи в целлюлозе. Кроме того, медленная реакция гидролиза?целлюлозы связана с ее строением.

Гидролиз крахмала.

1. При гидролизе крахмала под действием кислот сначала имеет место ослабление и разрыв ассоциативных связей?между макромолекулами амилозы и амилопектина. Это сопровождается?нарушением структуры крахмальных зерен и образованием гомогенной?массы. Далее идет разрыв б-D-(1,4)- и б-D-(1,6)- связей с присоединением по месту разрыва молекулы воды. В процессе гидролиза нарастает?число свободных альдегидных групп, уменьшается степень полимеризации. По мере гидролиза и нарастания редуцирующих (восстанавливающих) веществ содержание декстринов уменьшается, глюкозы - увеличивается, концентрация мальтозы, три- и тетрасахаров сначала увеличивается, затем их количество снижается (рис. 2). Конечным продуктом гидролиза является глюкоза. На промежуточных стадиях образуются декстрины, три- и тетрасахара, мальтоза. Определенному значению?глюкозного эквивалента соответствует определенное соотношение этих?продуктов, и, варьируя длительностью гидролиза и условиями его проведения, можно получать различные соотношения отдельных продуктов?гидролиза при той или иной величине глюкозного эквивалента.

Рис. 2 Изменение содержания сахаров при кислотном гидролизе крахмала

Кислотный гидролиз долгое время был главным при получении глюкозы из крахмала. Этот способ имеет ряд существенных недостатков, которые связаны с использованием высоких концентраций кислот и высокой температуры, что приводит к образованию продуктов термической?деградации и дегидратации углеводов и реакции трансгликозилирования. 2. Крахмал гидролизуется также и под действием амилолитических ферментов. К группе амилолитических ферментов относятся?б- и в-амилаза, глюкоамилаза, пуллуланаза и некоторые другие ферменты. Амилазы бывают двух типов: эндо- и экзоамилазы.

Четко выраженной эндоамилазой является б-амилаза, способная к?разрыву внутримолекулярных связей в высокополимерных цепях субстрата. Глюкоамилаза и в-амилаза являются экзоамилазами, т. е. ферментами, атакующими субстрат с нередуцирующего конца.

б-Амилаза, действуя на целое крахмальное зерно, атакует его, разрыляя поверхность и образуя каналы и бороздки, то есть как бы раскалывает зерно на части (см. рис. 3). Клейстеризованный крахмал гидролизуется ею с образованием не окрашиваемых иодом продуктов -- в основном низкомолекулярных декстринов. Процесс гидролиза крахмала многостадийный. В результате воздействия б-амилазы на первых стадиях процесса в гидролизате накапливаются декстрины, затем появляются нео-?крашиваемые иодом тетра- и тримальтоза, которые очень медленно гидролизуются а-амилазой до ди- и моносахаридов.

Рис. 3 Гидролиз крахмала б-амилазой

Схему гидролиза крахмала (гликогена) б-амилазой можно представить так: крахмала ^{б-амилаза} декстрины (много) + мальтоза (мало) + глюкоза (мало) в-Амилаза (б-1,4-глюканмальтогидролаза) является экзоамилазой,?проявляющей сродство к предпоследней б-(1,4)-связи с нередуцирующего конца линейного участка амилозы или амилопектина (см. рис. 4).?В отличие от б-амилазы, в-амилаза практически не гидролизует нативный крахмал; клейстеризованный крахмал гидролизуется до мальтозы в?в-конфигурации. Схему можно записать следующим образом:

Рис. 4 Действие в-амилазы на крахмал

Глюкоамилаза б-(1,4)-глюканглюкогидролаза является экзоферментом, катализирующим последовательно отщепление концевых остатков?б-D-глюкозы с нередуцирующего конца крахмальной цепи. Многие глюкоамилазы обладают способностью так же быстро, как и б-1,4-связь, гидролизовать б-1,6-глюкозидные связи. Но это происходит только в том?случае, когда за б-1,6-связью следует б-1,4-связь, поэтому декстран ими?не гидролизуется. Отличительной особенностью глюкоамилаз является?способность в десятки раз быстрее гидролизовать высокополимеризованный субстрат, чем олиго- и дисахариды.

Схематически механизм действия глюкоамилазы на крахмал представлен на рисунке 5.

Рис. 5 Действие глюкоамилазы на крахмал

Ферментативный гидролиз крахмала присутствует во многих пищевых технологиях как один из необходимых процессов, обеспечивающих?качество конечного продукта - в хлебопечении (процесс тестоприготовления и выпечки хлеба), производстве пива (получение пивного сусла,?сушка солода), кваса (получение квасных хлебцев), спирта (подготовка?сырья для брожения), различных сахаристых крахмалопродуктов (глюкозы, патоки, сахарных сиропов). Использование такого комбинированного способа гидролиза крахмала открывает широкие возможности для?получения сиропов заданного состава.

Список использованной литературы

1. Нечаев А. П., Траубенберг С. Е., Кочеткова А. А. и др. Пищевая химия. Под ред. А. П. Нечаева. Издание 4-е,?испр. и доп. СПб.: ГИОРД, 2007. 640 с.

Размещено на Allbest.ru