Химия пищи. Учебно-методическое пособие

Регистрируемые показатели: Масса навески (a), г;

Масса «сырой» клетчатки (b), г;

Количество «сырой» клетчатки в пробе (y), %; Масса осадка пектата кальция (M0), г;

Масса навески (M), г; Объем гидролизата (V1), мл;

Объем гидролизата, взятого для омыления метоксильных групп (V2), мл;

Количество пектина (Xb), %.

Контрольные вопросы по теме «Определение пищевых волокон»

1.Дайте определение пищевых волокон. Химическая природа пищевых волокон.

2.Дайте определение пектинового вещества.

3.Понятие «сырая» клетчатка.

4.Для чего при определении сырой клетчатки обрабатывается проба щелочью?

5.Привести примеры пищевого сырья, богатого пищевыми волокнами.

6.Роль пищевых волокон в организме.

7.Какое пищевое сырье богато пектиновыми веще-

ствами?

8.Примеры использования пектиновых веществ в пищевой промышленности.

9.Энергетическая ценность пищевых волокон.

10.На чем основан принцип определения сырой клет-

чатки?

11.Метод определения пектиновых веществ и на чем он основан.

12.На каких этапах определения сырой клетчатки ис-

пользуют синюю и красную лакмусовую бумагу?

13.Каким образом обезжиривают осадок клетчатки?

14.Как протопектин можно перевести в пектин?

11

15.Какие реактивы используют для перевода пектатов

враствор?

16.В виде какого соединения должны находиться пектиновые вещества, чтобы произошла реакция с СаСl2?

17.Функции углеводов в организме.

18.Классификация углеводов.

19.Понятие «пектина» и «протопектина»

20.Каким образом из пробы удаляют простые и сложные сахара.

Лабораторная работа № 2. Белки. Химические свойства белков

Цель: изучить химические свойства белков, сравнить степень денатурации белка при воздействии на него различных факторов.

Белкаминазываютсявысокомолекулярныесоединения, молекулы которых построены из остатков α-аминокислот. Белковые вещества делятся на протеины и протеиды. Протеины состоят только из остатков α-аминокислот. В состав протеидовпомимоэтоговходятостаткиуглеводов,липидов, нуклеиновых кислот и т.д. По отношению к растворителям различают альбумины, проламины, глобулины, глютелины. Основные группы белков растительного сырья: запасные белки, ферменты, ингибиторы ферментов белковой природы. При действии на белок сильных кислот и щелочей, высоких температур и некоторых других воздействий они денатурируют. При денатурации нарушается структура белка (вторичная, третичная, четвертичная), изменяются его фи- зико-химические свойства. Для белков характерны цветные реакции, связанные с наличием в молекуле определенных группировок и аминокислотных остатков.

Основное значение белков как составной части пищевых продуктов заключается в незаменимости другими компонентами пищи. Белки составляют основу процессов жиз-

12

недеятельности организма. Необходимость их постоянного обновления лежит в основе обмена веществ.

Белки в организме выполняют ряд функций. Первая – пластическая или структурная функция, поскольку протеин входит в состав ядра, протоплазмы, мембран клеток всех органов и тканей. Белки участвуют в процессе воспроизводства живой материи. Белки костей, хрящей выполняют опорную функцию. Защитная функция заключается в том, что антитела, образующиеся при поступлении в организм чужеродных веществ, являются протеинами. Белки являются энергетическим материалом (при окислении 1 г белка выделяется 16,74 кДж).

Дефицит белка в пищевом рационе повышает восприимчивость организма к инфекционным заболеваниям, нарушает процессы кроветворения, обмен липидов, витаминов и пр. У детей при белковой недостаточности замедляются рост и умственное развитие.

Длительный избыток белка в питании также отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма, вызывая перевозбудимость нервной системы, нарушение обменных процессов, перегрузку печени и почек.

2.1. Отношение белков к кислотам и щелочам

Реактивы: раствор белка, концентрированная уксусная кислота, раствор сульфата аммония массовой долей 15 %, раствор гидроксида натрия массовой долей 10 %.

Техника определения. К 2–3 см3 раствора белка до-

бавляют концентрированную уксусную кислоту по каплям при встряхивании. Наблюдается выпадение белка в осадок в виде мути или хлопьев. При дальнейшем добавлении кислоты осадок белка снова растворяется.

Полученный кислый раствор делят на две части. Одну из них нагревают до кипения; свертывания белка не наблюдается. Добавление к горячей кислой жидкости 1–2 капель раствора сульфата аммония вызывает свертывание.

13

К другой части кислого раствора белка осторожно добавляют разбавленный раствор щелочи по каплям при встряхивании. При постепенной нейтрализации избытка кислоты образуется осадок белка, снова растворяющийся в избытке щелочи. Добавив 1–2 см3 раствора щелочи, нагревают полученную щелочную жидкость до кипения; при этом свертывания белка не наблюдается.

2.2. Высаливание белков из растворов

Реактивы: раствор белка, раствор сульфата аммония массовой долей 43 %, сульфат аммония кристаллический.

Техника определения. К 3–4 см3 раствора белка до-

бавляют равный объем насыщенного раствора сульфата аммония и слегка встряхивают смесь. Появляется муть или хлопья выпадающих в осадок глобулинов. Отлив около 1 см3 мутной жидкости в отдельную пробирку, добавляют в нее 2–3 см3 воды; при встряхивании осадок белка снова растворяется.

Главную часть полученной мутной жидкости фильтруют через сухой складчатый фильтр, прозрачный фильтрат делят на две части. Одну часть фильтрата нагревают до кипения и наблюдают свертывание находящегося в растворе белка, который выделяется в виде хлопьев или мути. К другой части фильтрата добавляют при легком встряхивании 1-2 г кристаллического сульфата аммония до прекращения его растворения. При этом в жидкости над небольшим осадком избытка кристаллов соли появляется муть или хлопья высаленного белка. При последующем добавлении двойного объема воды выделившийся осадок снова растворяется.

2.3. Термическая денатурация белка

Реактивы: раствор белка, раствор сульфата аммония массовой долей 15 %, концентрированная уксусная кислота раствор гидроксида натрия массовой долей 10 %.

14

Техника определения. В пробирку наливают 2–3 см3 раствора белка и нагревают его в пламени горелки до кипения в течение 0,5–1 мин. Белок выпадает в осадок в виде мути и хлопьев. Затем слегка охлаждают жидкость, делят ее на две части и добавляют к одной из них 1–2 капли раствора концентрированной уксусной кислоты, а к другой – 1–2 капли раствора сульфата аммония. Снова слегка нагревают обе смеси до начала кипения; при этом в обеих пробирках количество свернувшегося белка заметно увеличивается.

К слегка охлажденной смеси в одной из пробирок добавляют, при встряхивании, сначала равный объем воды, затем 1 см3 разбавленного раствора щелочи. Хлопья свернувшегося белка нерастворимы в воде, а в щелочи быстро растворяются. Щелочной раствор при кипячении уже не обнаруживает свертывания белка.

2.4. Биуретовая реакция белков

Реактивы: раствор белка, концентрированный раствор гидроксида натрия, раствор сульфата меди массовой долей 5 %.

Техникаопределения.К1–2см3 растворабелкадобавляют равный объем концентрированного раствора гидроксида натрия и затем 3–5 капель (не больше) раствора сульфата меди. Жидкость окрашивается в ярко-фиолетовый цвет.

2.5. Ксантопротеиновая реакция белков

Реактивы: раствор белка, концентрированный раствор азотной кислоты, концентрированный раствор гидроксида аммония.

Техника определения. К 1 см3 раствора белка добавляют 0,2–0,3 см3 концентрированной азотной кислоты; появляется белый осадок или муть. Затем нагревают смесь на пламени горелки до кипения и поддерживают его в течение 1–2 мин.; при этом раствор и осадок окрашиваются в ярко-

15

желтый цвет. При кипячении выделившийся осадок может частично или полностью раствориться в результате гидролиза, но характерная желтая окраска раствора сохраняется. Охладив смесь, осторожно добавляют к кислой жидкости по каплям избыток (1–2 см3) концентрированного раствора аммония. Выпадает осадок кислотного альбумината, образующий с избытком щелочи ярко-оранжевый раствор.

2.6. Реакция на серу

Реактивы: раствор белка, раствор ацетата свинца, раствор гидроксида натрия.

Техника определения. В пробирку к 1–2 см3 раствора белка добавляют 2–3 капли раствора ацетата свинца. Содержимое пробирки перемешивают, а затем добавляют к нему 2–3 см3 раствора гидроксида натрия, перемешивают и нагревают.Содержимоепробиркитемнеет.Впищевойтехнологии особое практическое значение имеет процессы гидролиза и денатурации белков. В основе денатурации белков лежит нарушение упорядоченного расположения полипептидных цепей во вторичной, третичной структуре молекулы в результате разрыва некоторых внутримолекулярных связей. При денатурации изменяются физические свойства белков, снижается их растворимость, способность к гидратации, агрегированию, утрачиваются биологические свойства.

В результате разрыва внутримолекулярных связей (водородных, солевых) пептидные цепи частично развертываются, в результате чего функциональные группы становятся более активными или более доступными для воздействия реагентовилиферментов.Длятепловойденатурациибелков особенно характерно увеличение реактивности SH-групп.

Денатурация белков происходит под воздействием тепла, начиная с 60 0С, при механическом воздействии (давлении, растирании, встряхивании и т.д.) и под действием химических реагентов.

16

2.7. Извлечение белков

Техника выполнения: отвешивают 5 г муки, заливают 10 мл раствора хлорида калия (КСl) и ставят на встряхиватель на 5 минут. Полученную суспензию переносят в центрифужную пробирку на 50 мл и добавляют 35 мл раствора КСl. Пробирки закрывают резиновыми пробками и встряхивают 15 минут. Через 15 минут осадок отделяют на центрифуге при 5000 об/мин в течение 5 минут. Экстракт сливают в мерную колбу на 100 мл через воронку с ватным фильтром, который помещают в горлышко воронки. Извлечение раствором КСl повторяют еще три раза, но с 10 мл растворителя. При тщательном извлечении, в солевую вытяжку переходят не менее 30 % от общего количества азота. Последобавленияновойпорциирастворителяосадоквпробирке хорошо перемешивают палочкой. Экстракцию солевым раствором заканчивают промыванием осадка 20–30 мл дистиллированной воды, которую после перемешивания и центрифугирования сливают в мерную колбу с солевыми вытяжками и доводят до метки водой.

Контрольные вопросы по теме «Белки. Химические свойства белков»

1.Понятие денатурации.

2.Какие факторы могут привести к денатурации белка?

3.Существует ли разница между денатурацией и коагуляцией?

4.Как коагуляция белков влияет на их биологическую ценность?

5.Изменяются ли физические свойства белка в процессе денатурации, какие именно?

6.Как изменяется биологическая активность белка при денатурации?

7.Структуры белковой молекулы.

8.Приведитепримерысоле-,водо-,щелоче-,спиртора-

створимых белков.

17

9.Какие изменения могут происходить с белками сырья при хранении в процессе технологической обработки?

10.Что происходит в процессе встряхивания белоксодержащего сырья с КСl ?

11.Для чего навеску промывают водой?

12.Какие белки переходят в фильтрат?

13.Колориметрические методы определения белка.

14.Сущность биуретовой реакции.

15.Как рассчитать степень денатурации?

16.Продукт гидролиза белков.

17.В чем отличие процессов денатурации и гидролиза

белков.

18.Ферментативный гидролиз белка.

19.Что происходит с белком при консервировании.

20.От чего зависит скорость гидролиза белка.

Лабораторная работа № 3. Углеводы

Все углеводы подразделяются на две группы: простые углеводы и сложные.

Простыми углеводами (моносахаридами) называются углеводы,которыенеспособныгидролизоватьсясобразованием более простых углеводов, большинство этих веществ имеет состав, соответствующий общей формуле СnН2nОn. Если моносахарид содержит альдегидную группу, то его называют альдозой, если кетонную – кетозой. В зависимости от числа углеродных атомов в молекуле моносахарида различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы.

Сложными углеводами (полисахаридами) называются такие углеводы, которые способны гидролизоваться с образованием простых углеводов. Общая формула этих веществ CmH2nOn. Сложные углеводы делят на подгруппы: низкомолекулярные, сахароподобные полисахариды (олигосахариды) и высокомолекулярные, несахароподобные полисахариды. Олигосахариды при гидролизе распадаются на

18

2–8 молекул моносахаридов. По своему строению олигосахариды могут быть восстанавливающими и невосстанавливающими. Высокомолекулярные полисахариды при гидролизе распадаются на очень большое число моносахаридов. В их составе может содержаться до нескольких десятков тысяч моноз. Полисахариды, построенные из остатков одного и того же простого сахара, называются гомополисахаридами. Гетерополисахариды построены из остатков различных моносахаридов.

Физиологические функции углеводов разнообразны. Углеводы являются энергетическим материалом (при окислении 1 г углеводов выделяется 16,74 кДж). Углеводы выполняют пластическую, регуляторную функции, тонизируют центральную нервную систему.

С точки зрения пищевой ценности углеводы делятся на усвояемые и неусвояемые.

3.1. Восстанавливающие свойства глюкозы

Реактивы: раствор глюкозы массовой долей 2 % , аммиачный раствор оксида серебра, раствор гидроксида натрия массовой долей 10 %.

Техника определения. В вымытой гидроксидом натрия пробирке смешивают 1 см3 аммиачного раствора оксидасеребра,1см3 раствораглюкозыинагревают.Еслистенки пробирки были чистыми, то выделяющееся металлическое серебро осаждается на них в виде зеркального слоя; в противном случае выпадает черный осадок.

3.2. Восстанавливающая способность дисахаридов

Реактивы: раствор лактозы массовой долей 1 %, раствор сахарозы массовой долей 1 %, реактив Фелинга 1 (3,5 г кристаллогидрата сульфата меди в 50 см3 воды), реактив Фелинга 2 (17,3 г тартрата калия-натрия и 6 г гидроксида натрия в 50 см3 воды).

19

Техника определения. В ка ждую из двух пробирок помещают по 1 см3 реактивов Фелинга 1 и Фелинга 2. В одну пробирку добавляют 1 см3 раствора лактозы, в другую 1 см3 раствора сахарозы. Содержимое обеих пробирок подогревают. В первой пробирке выделяется красный осадок, во второй изменений нет.

3.3. Гидролиз крахмала

Реактивы: крахмальный клейстер, раствор серной кислоты массовой долей 10 %, реактив Фелинга 1, реактив Фелинга 2.

Техника определения. 2 см3 крахмального клейстера помещают в пробирку, добавляют 1 см3 раствора серной кислоты и кипятят в течение 2 мин. Смесь охлаждают, нейтрализуют щелочью, добавляют по 1 см3 реактивов Фелинга

инагревают до появления красного осадка.

Впробирку помещают 2 см3 крахмального клейстера, добавляют по 1 см3 реактивов Фелинга, смесь нагревают. Внешних изменений нет.

Лабораторная работа № 4. Липиды

К нейтральным жирам относится сложный эфир трехатомного спирта глицерина и трех высших жирных кислот обычно с 16 или 18 атомами углерода. Обратить особое внимание на строение пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот.

Липоиды имеют различную структуру. Нужно знать, что особое значение для организма имеют фосфатиды: лецитин и кефалин. Лецитин состоит из глицерина, двух высших жирных кислот, фосфорной кислоты и азотистого основания холина, связанных эфирными связями. Кефалины отличаются от лецитинов тем, что азотистым основанием является коламин (этаноламин). Жиры являются богатым источником энергии: при окислении 1 г жира выделяется 9,4 ккал тепла.

20