Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия зерна и продуктов его переработки. Учебное пособие
.pdf
51
Липиды – важные компоненты пищи, во многом определяют
пищевую ценность и вкусовые достоинства.
Свойства жиров
Жидкие растительные масла превращают в твердые жиры при
помощи гидрогенизации – присоединения с участием специальных катализаторов водорода по месту двойных связей непредельных жирных
кислот. Гидрогенизированные растительные масла широко используют для изготовления маргарина и кулинарного жира.
Исключительно велика роль липидов в разнообразных процессах
пищевой технологии. Порча зерна и продуктов его переработки при
хранении (прогоркание), в первую очередь, связана с изменением его
липидного комплекса.
При действии кислот и щелочей на жиры происходит расщепление сложноэфирной связи – омыление жира. При этом выделяются
свободный глицерин и свободные жирные кислоты или их соли, называемые мылами. Для характеристики свойств жира применяют так называемые числа, наибольшее значение имеют три числа: кислотное,
йодное и омыления.
Кислотное число. Количество миллиграммов едкого калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в одном грамме жира. Кислотное число указывает на количество свободных жирных кислот, оставшихся не использованными при
биосинтезе масла во время созревания семян, или на начавшуюся порчу масла, сопровождающуюся увеличением содержания свободных
жирных кислот. Кислотное число масла в семенах масличных культур
нормируется стандартами. Для семян подсолнечника кислотное число
должно быть для высшего сорта не более 1,3 мг КОН; первого – 2,2 мг
КОН; второго – 5 мг КОН.
Йодное число. Количество граммов йода, связываемое 100 г жира. Йод присоединяется по месту двойных связей. Поэтому йодное
число дает возможность судить о содержании в жире непредельных
жирных кислот (о степени его ненасыщенности). По величине йодного
числа растительные жиры делят на высыхающие – с йодным числом
130 г и выше (льняное, конопляное) и невысыхающие – с йодным числом меньше 85 г (клещевинное, арахисовое). Высыхающие и некоторые полувысыхающие жиры (рыжиковое, рапсовое масла), имеющие
промежуточное йодное число, используют в олифоварении, лакокрасочном производстве, при изготовлении клеенки и линолеума. Невысыхающие жиры находят применение в технике. Часть из них, так же
52
как и полувысыхающие жиры, применяют в пищевой промышленно-
Культура
Кислотное
число, мг
Иодное
число, г
Число
омыления, мг
Рожь
5,1-23,4
103,8-111,9
160,0-175,4
Пшеница
9,4-13,2
132,2-138,1
170,0-177,6
CH3─ (CH2)7─СН ═СН─(CH2)7─COOH + О2 →
СН3─(CH2)7─НС―CH2─(CH2)7─CООH
│ │
О―О
ненасыщенная жирная кислота
перекись
сти. Чем выше йодное число, тем легче окисляется и скорее прогоркает жир.
Число (или коэффициент) омыления. Количество миллиграммов
едкого кали (КОН), необходимое для нейтрализации свободных и связанных с глицерином жирных кислот в 1 г жира.
В таблице 3 приведены числа кислотные, омыления и йодные
свободных липидов свежеубранного зерна пшеницы и ржи.
Таблица 3 – Числа кислотные, йодные и омыления свободных
липидов зерна пшеницы и ржи
Величина кислотного числа, наиболее подверженного колебаниям, связана с условиями созревания и хранения зерна. При полной
технической спелости оно находится на самом низком уровне.
При хранении растительный жир, мука и крупа под влиянием
света и кислорода воздуха, а также влаги приобретают неприятный
вкус и запах. Это – следствие гидролиза и окисления жиров, и прежде
всего ненасыщенных жирных кислот (прогоркание).
Процесс окисления жира – ненасыщенных жирных кислот, может идти самопроизвольно за счет присоединения кислорода воздуха
по месту двойных связей. При контакте с ненасыщенными жирными
кислотами кислород присоединяется по месту двойной связи с образованием циклической перекиси:
Затем происходит разрыв по месту двойной связи с образованием различных альдегидов, кетонов и кислот с короткими цепями с неприятным запахом. В результате жизнедеятельности микроорганизмов
из жирных кислот образуются кетоны и другие продукты, способствующие прогорканию масел.
53
В прогоркании растительного масла и продуктов из зерна боль-
3
─ (CH2)7─СН ═СН─(CH2)7─COOH + О2 →
СН3─(CH2)7─НС―CH2─(CH2)7─CООH
│
О─ОН
ненасыщенная жирная кислота
гидроперекись ненасыщеной
жирной кислоты
шую роль играют ферменты триацилглицероллипаза и липоксигеназа.
В любом зерне содержится триацилглицероллипаза, но она особенно
активна в семенах клещевины. В зародышах пшеницы оптимум ее
действия находится при рН 8,0. Ферментативное прогоркание начинается с действия триацилглицероллипазы, она расщепляет жир с образованием свободных жирных кислот и глицерина. Затем липоксигеназа, которая особенно энергично окисляет свободные, а не связанные в
триацилглицеринах жирные кислоты, превращает их в гидроперекиси
– активные окислители:
Липоксигеназа сои и соевой муки обладает высокой активностью.
При окислении и, следовательно, при прогоркании растительных
жиров триацилглицероллипаза и липоксигеназа действуют совместно.
Гидроперекиси и перекиси являются очень активными окислителями. Они легко окисляют жирные кислоты, причем образуются неприятные на вкус и запах вещества, вследствие чего жир прогоркает.
Поэтому наличие в зерне липоксигеназы способствует прогорканию
муки и крупы при хранении. Перекиси и гидроперекиси могут легко
окислять также желтые красящие вещества муки – каротиноиды,
вследствие чего мука и тесто светлеют.
Это обстоятельство имеет большое значение при изготовлении и
сушке макарон. Поэтому в последние годы усиленно изучается активность липоксигеназы у различных сортов твердой пшеницы, из которых готовят муку, используемую в макаронной промышленности. Под
влиянием фермента липазы, кислот, щелочей или специальных смесей
жиры (триглицериды) гидролизуются с образованием сначала ди-, а
затем моноглицеридов и в конечном итоге – жирных кислот и глицерина.
В результате гидролиза повышается общая кислотность зерна и
муки.
54
СН
2
―О―СО―R
│ липаза
СН―О―СО―R
│ + НОН
СН
2
―О―СО―R
СН
2
―ОН
│
СН―ОН
│
СН
2
―ОН
+ 3 R―СООН
триглицерид
глицерин
жирная кислота
При слабом действии липоксигеназы небольшие количества
гидроперекисей жирных кислот «укрепляют» клейковину, ускоряют
процесс «созревания» пшеничной муки, улучшают ее хлебопекарные
достоинства.
Разработан технологический прием улучшения хлебопекарного
достоинства пшеничной муки. Он заключается в добавлении к муке
предварительно тщательно перемешанных (небольшого количества)
соевой или гороховой муки (та и другая содержат активную липоксигеназу) с небольшим количеством растительного масла. В результате
хлеб становится более пышным (объем его увеличивается до 50 %)
при одновременном осветлении мякиша (вследствие частичного распада красящих веществ).
Выявлены дополнительные особенности ненасыщенных жиров.
Различают ненасыщенные жиры по месту нахождения двойных связей
во входящих в них жирных кислот. Ненасыщенная жирная кислота -
3 у нее двойная связь начинается от третьего атома углерода, считая от
конца молекулы (метильной группы); в ненасыщенных жирных кислотах двойная связь начинается от 6 атома углерода (жирная кислота -
6). Эти кислоты укрепляют здоровье человека, особенно жир (кислота)
-3. Кислота -3 способствует значительному снижению холестерина
крови, препятствует образованию тромбов и тем самым уменьшает
риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и атеросклероза. Кислота -3 участвует в «строительстве» клеточных мембран организма
человека. Самая важная функция кислоты -3 в том, что она содер-
жится в молоке кормящей матери (30 % от общего содержания жира).
Она необходима в рационе ребенка для развития зрения и интеллекта.
В растительных жирах преобладают кислоты типа -6. Жирных кислот -3 много в морских продуктах (в рыбе).
Фосфатиды относятся к сложным липидам. От жиров отлича-
ются содержанием фосфорной кислоты и связанного с ней азотистого
основания или другого соединения. Азотистые основания, входящие в
55
состав фосфатидов – это спирты этаноламин НО―СН
холин НО―СН
―СН2―N
2
+
(СН3)3.
―СН2―NН
2
или
2
В зерне и семенах преобладает лецитин (содержит холин), кефалин (содержит этаноламин) сопровождает его в небольших количествах. Фосфатиды под влиянием кислот и соответствующих ферментов
гидролизуются с образованием своих составных частей. Фермент
триацилглицероллипаза отщепляет от фосфатидов жирные кислоты,
глицерофосфатаза – фосфорную кислоту – одно из важнейших веществ, определяющих кислотность зерна.
Если отщепляются холин или коламин и жирные кислоты, то остается глицеринфосфорная кислота СН2ОН―СНОН―СН2О―РО3Н2.
В зародышах пшеницы найдены фосфатидные кислоты. Выделенная из зародышей пшеницы смесь фосфатидов состояла из 46,6 %
лецитинов, 11,3 % кефалинов и 42,1 % фосфатидных кислот. Фосфатиды вместе с белками образуют липопротеиды, входящие в состав
мембран, регулирующих поступление в клетку и ее органеллы разнообразных веществ. Липопротеиды входят также в состав органелл
клетки (ядра, пластиды, митохондрии). Фосфатиды, особенно лецитин,
– поверхностно-активные вещества, прекрасные эмульгаторы, широко
применяемые в пищевой промышленности при изготовлении шоколада, маргарина и в качестве веществ, предохраняющих жиры от окисления и прогоркания.
Фосфатиды – поверхностно-активные вещества, улучшающие
хлебопекарные достоинства пшеничной муки. В зерне пшеницы, ржи,
ячменя и риса содержится 0,3-0,6 % фосфатидов; в зародыше пшеницы – 1,6 %; в семенах подсолнечника – 0,7-0,8 %, хлопчатника – 1,71,8 %, сои – 1,6-2,0 %; в зародыше сои – 3,15 %.
Свободные и связаные липиды. Все липиды принято условно
делить на свободные, связанные и прочносвязанные. Под свободными
понимают липиды, которые выделяют исчерпывающей экстракцией
диэтиловым эфиром. Связанными липидами называют вещества, извлекаемые полярными растворителями, разрушающими более прочные связи в гликопротеидолипидных комплексах. При выделении связанных липидов размолотое зерно предварительно обрабатывают горячим этанолом, и затем липиды извлекают диэтиловым эфиром. К
прочносвязанным липидам относят группу липидов, извлекаемых диэтиловым эфиром из остатка после выделения связанных липидов,
предварительно обработанного кислотой или щелочью для разрушения еще более прочных связей белок – липид и липид – углевод. Со-
56
держание липидов в зерне основных зерновых культур приведено в
Наименование
Свободные
липиды, %
Связанные
липиды, %
Прочносвязанные
липиды, %
Сумма
липидов, %
Пшеница
1,85
0,49
0,35
2,69
Рожь
1,68
0,57
0,31
2,56
Кукуруза
4,78
0,34
0,30
5,42
Рис
2,34
0,23
0,26
2,83
Овес
5,70
0,43
0,31
6,44
Просо
4,05
0,15
0,39
4,59
Гречиха
2,56
0,89
0,18
3,63
Сорго
4,20
0,43 - -
таблице 4.
Таблица 4 – Среднее содержание липидов в зерне основных
зерновых культур
По суммарному содержанию связанных форм липидов (в процентах к общему количеству липидов) основные зерновые культуры
можно разделить на две группы. К одной относят культуры с относительно большим содержанием связанных форм липидов: рожь (34 %),
гречиха (32,8 %), пшеница (31 %) и к другой – с их относительно небольшим количеством: рис (17 %), просо (11,6 %), кукуруза (11,3 %) и
овес (10,2 %). Колебания относительного содержания свободных, связанных и прочносвязанных липидов отражают их различную роль в
процессах жизнедеятельности зерна.
Свободные липиды – это в основном запасные липиды, связанные – структурные. Фракционный состав свободных и связанных липидов неодинаков (табл. 5).
Основная фракция свободных липидов – триацилглицерины
(70,3 %). Липиды разных частей зерна имеют заметные расхождения
по групповому составу. В свободных липидах зерна ржи и пшеницы
преобладают триацилглицерин (свыше 60 %), в связанных – фракция
полярных липидов (48,0 %). Все группы липидов, как в свободной, так
и в связанной форме в зародыше содержатся в значительно большем
количестве, чем в остальных частях зерновки. Исключение составляют
моно- и диацилглицерины. Остальные части зерновки имеют сходство
по составу липидов.
57
Таблица 5 – Фракционный состав свободных и связанных
Фракции липидов
Содержание отдельных фракций,
% от суммы липидов
свободных
связанных
Полярные липиды (фосфолипиды,
гликолипиды, моноацилглицерины)
6,2
29,9
Неидентифицированные
2,7
4,3
Хлорофиллы +
неидентифицированные
2,0
2,4
Диацилглицерины
3,0
2,9
Стерины
2,7
3,8
Каротиноиды
1,2
2,9
Свободные жирные кислоты
5,1
10,5
Триацилглицерины
70,3
37,3
Эфиры стеринов, воски, углеводороды
6,8
6,0
липидов зерна пшеницы
Наблюдается общая закономерность снижения содержания стеринов, суммы эфиров стеринов, восков и углеводородов по направлению от периферии к центру зерновки.
Лабораторная работа № 7
Определение сырого жира в аппарате Сокслета
Испытуемый материал: мука, измельченное зерно.
Реактивы: органические растворители – диэтиловый эфир (или петро-
лейный эфир; бензин, гексан, этанол, пропанол).
Сущность метода состоит в извлечении жира из продукта орга-
ническим растворителем (по ГОСТ 29033-91 – диэтиловый эфир). Извлеченный жир называют сырым, т.к. в него входит не только собственный жир (глицерид), но и все другие растворимые в органических
растворителях вещества (липиды). Сырой жир извлекают в аппарате
Сокслета (рис. 1).
58
Рисунок 1 – Аппарат Сокслета
Навеску муки или тонко размолотого зерна 8-10 г, проходящего
без остатка через сито с отверстиями диаметром 1 мм, пересыпают в
пакетик из фильтровальной бумаги. Образец взвешивают в пакете и по
59
разности массы между пакетом с образцом и пустым пакетом определяют массу взятой навески. Пакет с веществом вкладывают в экстрактор, присоединяют к нему холодильник и колбочку, в которую перед
этим наливают растворитель на 2/3 её емкости. Количество растворителя должно отвечать полуторному или двойному количеству растворителя, необходимого для заполнения экстрактора.
Пустив воду в холодильник, колбочку с растворителем нагревают
до 40-50 °С, погрузив её неглубоко в электрическую водяную баню
или расположив ее над электрической плиткой. Пары растворителя,
пройдя по широкой трубке экстрактора, конденсируются в холодильнике и в виде капель стекают в экстрактор. Чтобы избежать улетучивания паров растворителя через холодильник, растворитель не должен
сильно кипеть.
Работу прибора следует регулировать таким образом, чтобы
сливание растворителя по сифонной трубке происходило 8-15 раз в
течение часа. При нормальном действии аппарата экстрагирование
достаточно вести в течение 6 ч. При более точных определениях и в
зависимости от содержания жира в веществе, экстрагирование продолжается от 10 до 12 ч. По окончании экстрагирования растворителю
дают последний раз стечь из экстрактора,
прекращают нагревание и разъединяют прибор.
Пакетик с обезжиренным образцом высушивают на воздухе (под
тягой) и доводят до постоянного веса, подсушивая в сушильном шкафу при температуре 60 °С.
Содержание жира на сухое вещество вычисляют по формуле:
Х = (М1 − М2) · 100 · 100 / [Р · (100 – W)],
где М1 − масса пакета с навеской до экстракции, г;
М2 − масса пакета с навеской после экстракции, г;
Р − масса навески, г;
0 W − влажность продукта, %.
60
Контрольные вопросы
1. Что называется липидами?
2. На какие классы делятся липиды?
3. Чем отличаются свободные, связанные и прочносвязанные липиды?
4. Каковы физиологические функции липидов в живой клетке?
5. Что входит в состав простых липидов?
6. Что называют жирами?
7. От чего зависит консистенция жира?
8. Какие жирные кислоты входят в состав липидов?
9. Какими свойствами обладают жирные кислоты и как они влияют на
качество пищевых продуктов?
10. На каком свойстве кислот основан способ получения маргарина?
11. На какие классы и по какому признаку делятся глицериды?
12. Какими физическими свойствами характеризуются глицериды?
13. Какие ферменты участвуют в химических превращениях глице-
ридов и жирных кислот?
14. Что понимают под процессом прокисания и прогоркания жиров?
15. Что такое мыла и как они образуются?
16. Чем отличаются растительные и животные жиры?
17. Что представляют собой воски? Каков их состав?
18. Что входит в состав сложных липидов?
19. Что представляют собой фосфолипиды? Какова их физиологиче-
ская функция?
20. Что такое гликолипиды?
21. Где используются фосфолипиды и гликолипиды в пищевой про-
мышлености?
22. Что входит в состав циклических липидов?
23. Какова роль липидов в формировании клейковины?
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]