Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия зерна и продуктов его переработки. Учебное пособие
.pdf
61
6. КИСЛОТНОСТЬ ЗЕРНА
Кислотность зерна и муки является важным показателем их качества. При хранении кислотность, как правило, повышается. Таким
образом, она может служить показателем качества, точнее, показателем свежести зерна или продуктов его переработки.
Кислотность зерна и муки зависит от белков, которые содержат
карбоксильные группы, связывающие щелочь; от наличия свободных
жирных кислот, которые освобождаются в результате расщепления
жиров под действием липазы; от содержания фосфорной кислоты, которая в виде различных соединений содержится в зерне в значительном количестве; от уксусной, молочной, яблочной и других органических кислот, обычно содержащихся в зерне и муке в весьма незначительном количестве. Содержание уксусной и молочной кислот сильно
увеличивается, если зерно, крупа или мука испортились в результате
самосогревания или прокисания.
Существует несколько методов по определению общей кислотности зерна и продуктов его переработки: титрование болтушки, титрование водной вытяжки, титрование водно-спиртовой вытяжки и др.
Лабораторная работа №8
Определение кислотности зерна
Задание 1. Определение общей кислотности по болтушке по
ГОСТ 10844-74
При определении кислотности по болтушке щёлочью оттитровывают все кислореагирующие вещества муки, как растворимые в воде, так и нерастворимые. Сюда относятся свободные жирные кислоты,
кислые фосфаты, образующиеся в муке в результате расщепления таких фосфороорганических соединений как фитин, фосфатиды, кислореагирующие группировки белков и продуктов его расщепления; свободные органические кислоты, содержащиеся в зерне. Кроме того, какое-то количество щелочи дополнительно будет связываться с крахмалом.
Испытуемый материал: зерно или продукты его переработки.
Реактивы: раствор щелочи С(NaOH) = 0,1 моль/дм3;
раствор фенолфталеина.
62
5 г размолотого зерна или муки помещают в коническую колбу на
100-150 см3, в которую наливают 50 см3 дистиллированной воды. Со-
держимое колбы тщательно размешивают, взбалтывают, чтобы болтушка была совершенно однородной, добавляют 5 капель раствора
фенолфталеина и титруют децинормальным раствором щелочи до появления бледно-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин.
Титрование ведется медленно, при постоянном помешивании. Результат выражается в градусах кислотности по формуле:
X = a · k · 1000 / [P · (100 − W)],
где k – коэффициент поправки для щелочи;
а – количество 0,1 моль/дм3 раствора щелочи, пошедшее на титро-
вание, см3;
Р – навеска , г;
W – влажность муки, %.
Кислотность определяют в трех параллельных навесках. Среднее арифметическое показателей трех определений принимают за фактическую кислотность зерна (муки). Расхождение между показателями
параллельных определений кислотности не должно превышать 0,2
град. Навески для определения кислотности взвешивают с точностью
до 0,01 г на технохимических весах.
Задание 2. Определение кислотности по водной вытяжке
При определении кислотности по водной вытяжке щелочью титруются только те вещества, которые растворимы в воде. В основном
это будут кислые фосфаты, водорастворимые белки (альбумины), а
также свободные органические кислоты и аминокислоты, но не жирные кислоты. Навеску муки или размолотого зерна 10 г помещают в
коническую колбу на 300 см3, приливают точно 100 см3 дистиллированной воды. Тщательно размешав содержимое, колбу оставляют для
возможно полного экстрагирования водорастворимых веществ на 1
час при комнатной температуре, периодически взбалтывая. Затем
фильтруют жидкость в сухую колбу, с возвратом первых (мутных)
порций фильтрата на фильтр. Берут 25 см3 фильтрата пипеткой и переносят в коническую колбочку на 100-150 см3, прибавляют 3 капли фенолфталеина и титруют децинормальным раствором щелочи до блед-
63
но-розовой окраски. Кислотность по водной вытяжке вычисляется по
формуле:
Х = a · k · C · 1000 / [P · b · (100 − W)],
где Х – кислотность, град;
k – коэффициент поправки к титру щелочи;
а – объем 0,1 моль/дм3 раствора щелочи, пошедшего на титрова-
ние, см3;
С – количество воды, взятое на обработку муки, см3;
Р – навеска, г;
W – влажность муки, %;
b – количество фильтрата, взятое на титрование, см3.
Задание 3. Определение кислотности по водно-спиртовой вытяжке
По этому методу титруются щелочью все органические кислоты,
в том числе жирные, спирторастворимые белки (проламины), аминокислоты, пептиды.
Навеску муки для размолотого зерна 2,5 г высыпают в колбу,
приливают 25 см3 раствора спирта ω(C2H5OH) = 67 %. Содержимое
колбы энергично взбалтывают в течение 5 мин и фильтруют. Пипеткой отбирают 25 см3 фильтрата, приливают к ним три капли фенолфталеина и титруют децинормальным раствором щелочи до розовой
окраски.
Кислотность выражается по формуле:
Х = a · k · C · 1000 / [P · b · (100 − W)],
где Х – кислотность в пересчете на сухой вес вещества, град;
а – объем 0,1 моль/дм3 раствора щелочи, пошедшего на титрова-
ние, см3;
k – коэффициент поправки к титру щелочи;
С – количество воды, взятое на обработку муки, см3;
Р – навеска, г;
W – влажность муки, %;
b – количество фильтрата, взятое на титрование, см3.
64
Контрольные вопросы
1. От чего зависит кислотность зерна, муки?
2. Как меняется кислотность продуктов при длительном хранении?
3. Как влияет изменение кислотности на качество клейковины?
4.Какие факторы влияют на интенсивность изменения кислотности?
5. Какие химические превращения приводят к изменению кислотности
при хранении зерна с влажностью ниже критической?
6. Как влияет повышенная влажность продукта на изменение кислот-
ности? Какие биохимические процессы при этом протекают?
7. УГЛЕВОДЫ. МОНО- И ДИСАХАРИДЫ
Углеводы образуются в растениях в результате фотосинтеза и
составляют большую часть сухой массы растений.
Углеводы играют исключительную роль в жизни растений, они
являются структурными элементами растительных тканей, запасными
веществами, и служат источником образования различных веществ:
белков, жиров, органических кислот, гликозидов, дубильных веществ.
Углеводы составляют главную массу зерна и семян – примерно
две трети. Это основной питательный и опорный материал растительных клеток и тканей. Велика их роль в питании человека, они – основная часть кормов сельскохозяйственных животных. Многие углеводы
находят широкое техническое применение. Значение углеводов для
живых организмов в том, что они представляют собой энергетический
материал – главный источник калорий. Сахара – основной субстрат
брожения и дыхания. Все углеводы разделяют на две группы: простые
углеводы – монозы (моносахариды) и сложные углеводы , включающие олигозы (олигосахариды) и полиозы (полисахариды), состоящие
из остатков молекул моносахаридов.
Углеводы по химической природе делятся на альдегидоспирты
(альдозы) или кетоноспирты (кетозы).
Среди моносахаридов наиболее распространены в природе пентозы и гексозы, соответственно, с пятью и шестью атомами углерода в
молекуле.
Полисахариды, в свою очередь, делятся на полисахариды I-го
порядка (олигосахариды), состоящие из небольшого количества остатков моноз (к ним относятся дисахариды и трисахариды), и полисаха-
65
риды II-го порядка, состоящие из большого количества остатков мо-
Углеводы
моносахариды полисахариды
пентозы гексозы олигосахариды полисахариды
арабиноза глюкоза дисахариды крахмал
ксилоза (декстроза) (сахароза, мальтоза) пентозаны
рибоза фруктоза трисахариды гликоген
(левулеза) (рафиноза) клетчатка
гемицеллюлоза
слизи
левулезаны
ноз. Важнейшими олигосахаридами являются дисахариды: мальтоза,
целлобиоза, лактоза, трегалоза, сахароза; из полисахаридов II-го порядка наибольший интерес представляют крахмал, гликоген, клетчатка, пектиновые вещества.
Важнейшие углеводы, встречающиеся в зерне, представлены в
следующей схеме:
Рисунок 2 – Важнейшие углеводороды, встречающиеся в зерне
Свойства углеводов
Моносахариды (пентозы и гексозы) легко растворимы в воде,
труднее – в спирте, нерастворимы в эфире. Многие из них имеют сладкий вкус. При нагревании обугливаются. Сахара, имеющие свободные
альдегидные или кетонные группы (в циклической форме – свободный
гликозидный гидроксил), обладают способностью восстанавливать
окисные металлы, например, щелочной раствор окисной меди. Они нейтральны, но являются сильными восстановителями. Осаждают серебро
из аммиачного раствора азотно-кислотного серебра и закись меди из
фелинговой жидкости. Последняя реакция лежит в основе методы Бертрана, при помощи которого по количеству выпавшей закиси меди
(Сu2O) определяют содержание восстанавливающих (редуцирующих)
сахаров. Реакция восстановления окисной меди до закисной лежит в основе количественного определения сахаров по методу Бертрана.
66
Пентозы. К ним относятся арабиноза, ксилоза и рибоза. Араби-
ноза и ксилоза образуют ряд сложных полисахаридов – пентозанов,
которые входят в состав клеточных стенок. Особенно их много в семенных и плодовых оболочках.
Кроме арабинозы и ксилозы, в состав пентозанов входят и другие пентозы. Пентозам свойственна характерная общая реакция – при
нагревании с умеренно разбавленной соляной или серной кислотой
они, потеряв три молекулы воды, образуют пятичленное кольцо летучего гетероциклического альдегида фурфурола:
В малых концентрациях фурфурол обладает приятным запахом
свежего ржаного хлеба. Он входит в состав веществ, определяющих
аромат хлеба. Фурфурол с соляной кислотой и анилином дает интенсивное красное окрашивание, что используют для качественного и количественного определения пентоз.
L-Арабиноза широко распространена в растениях, входит в состав пентозанов, гемицеллюлоз, пектиновых и других веществ, которых много в отрубях, соломе, початках кукурузы. В небольших количествах L-арабиноза может быть в свободном виде. В зерне ржи содержится 1,0-1,5 % свободной арабинозы. Дрожжами не сбраживается.
D-Ксилозу называют иногда древесным сахаром. D-Ксилоза также
встречается в двух формах:
Содержание пентозанов различно и составляет: в целом пшеничном зерне (% сухого вещества) – 8,1, эндосперме – 2,72, зародыше
– 9,74, оболочках и алейроновом слое – 36,65. Дрожжами пентозаны
не сбраживаются, организмом человека не усваиваются.
Пентозаны разделяют на водорастворимые и нерастворимые, но
растворяющиеся в водных растворах щелочей.
67
В состав эндосперма зерна пшеницы и ржи входит арабаноксилан
– один из наиболее распространенных пентозанов. Физические свойства
пентозанов обусловлены высокополимерным характером молекул, присутствием в них большого числа гидроксильных группировок.
Водорастворимые пентозаны оказывают большое влияние на качество муки и теста вследствие сильно выраженных коллоидных
свойств, способности к гелеобразованию и повышенной способности к
гидратации. Важную роль в тестообразовании играют водорастворимые пентрзаны зерна ржи (слизи).
D-Рибоза входит в состав многих биологически важный веществ
– рибонуклеиновых кислот, некоторых коферментов.
Особенно важна фуранозная форма производного рибозы – D-2-
дезоксирибоза:
Она входит в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты.
Гексозы. К наиболее важным гексозам относят глюкозу и фрук-
тозу. Каждая из них существует в двух формах – нециклической и
циклической (в растворе преобладает):
Моносахариды содержат асимметрические атомы углерода, такие, у которых все четыре валентности замещены различными атомными группировками. Это приводит к существованию различных стереоизомеров каждого такого соединения, отличающихся по своим физическим и химическим свойствам.
68
В растениях содержатся только D-формы сахаров, L-формы
встречаются очень редко.
D-глюкоза (декстроза, виноградный сахар), в свободном виде
содержится в зеленых частях растений, в семенах, различных фруктах
и ягодах, в меде. Входит в состав крахмала, клетчатки, гемицеллюлоз,
гликогена, декстринов, сахарозы, мальтозы, рафинозы, многих гликозидов. Чистую глюкозу в больших количествах получают гидролизом
крахмала минеральными кислотами или ферментами. Она сбраживается дрожжами до спирта.
D-фруктоза (плодовый сахар, левулеза) содержится в зеленых
частях растений, в нектаре цветов, в плодах, семенах, меде. Входит в
состав сахарозы, рафинозы и левулезанов. Фруктоза сбраживается
дрожжами. Глюкоза и фруктоза играют большую роль при брожении
теста.
Олигосахариды (полисахариды I-го порядка). Наибольшее
значение имеют дисахариды сахароза, мальтоза, а также трисахарид
рафиноза.
Сахароза (тростниковый сахар, свекловичный сахар) широко
распространена в растениях, встречается в листьях, стеблях, семенах,
фруктах, ягодах, корнях, клубнях. В молекуле сахарозы остатки глюкозы и фруктозы соединены между собой за счет своих гликозидных
гидроксилов.
69
Сахароза играет важную роль в питании человека. Легко растворима в воде. Кристаллизуется в виде больших моноклинических
кристаллов. Температура плавления сахарозы 160-186 °С. Удельное
вращение водных растворов + 66,5°. Не восстанавливает фелинговую
жидкость, сбраживается дрожжами.
При нагревании растворов сахарозы с кислотами она гидролизуется, образуя смесь составляющих ее простых сахаров (глюкозы и
фруктозы). Эта смесь называется инвертным сахаром, а процесс расщепления сахарозы на составляющие ее сахара носит название инверсии. Сахарозу гидролизует также фермент β-фруктофуранозидаза. При
нагреве выше температуры плавления сахароза карамелизуется – превращается, обезвоживаясь, в смесь сложных веществ. Процесс карамелизации играет большую роль в кондитерском производстве.
Мальтоза (солодовых сахар) имеет одинаковую с сахарозой эмпирическую формулу С12Н22O11. Молекула мальтозы состоит из двух
остатков глюкозы:
При соединении остатков глюкозы в мальтозе использован только один гликозидный гидроксил, второй остается незатронутым, поэтому мальтоза восстанавливает фелингову жидкость, однако вдвое
слабее, чем две молекулы глюкозы и обнаруживает в водных растворах мутаротацию. Кристаллизуется в виде игл, содержащих воду.
Удельное вращение мальтозы в водных растворах +130,4°.
Сбраживается дрожжами в присутствии глюкозы. Под действием фермента α-глюкозидазы (мальтазы) гидролизуется с образованием двух
молекул глюкозы. В нормальном непроросшем зерне мальтоза практически не содержится, она накапливается в зерне лишь при прорастании. В большом количестве мальтоза содержится в солоде и солодовых экстрактах. Мальтоза образуется в больших количествах в качестве промежуточного продукта при гидролизе крахмала амилазами, играет важную роль при тестоведении, т. к., расщепляясь содержащимся
70
в дрожжах и в муке ферментом α-глюкозидазой, образует глюкозу, потребляемую дрожжами при брожении.
Рафиноза (мелитриоза) имеет эмпирическую форму С18Н32O16.
Встречается в больших количествах во многих растениях. В заметных
количествах содержится в зародышах зерна. В сухом веществе пшеничных зародышей находится от 4 до 6,9 % рафинозы. Накапливается
в больших количествах в мелассе при производстве свекловичного сахара. Рафиноза кристаллизуется в виде длинных игл с пятью молекулами воды. Удельное вращение водных растворов +105,2°. Не восстанавливает фелингову жидкость. При нагревании с кислотами рафиноза
гидролизуется, присоединяя две молекулы воды, она распадается на
три молекулы моносахаридов: глюкозу, галактозу и фруктозу.
Ферментативный гидролиз рафинозы идет по двум направлениям. Под действием фермента β-фруктофуранозидазы от рафинозы отщепляется фруктоза. При действии фермента α-галактозидазы, содержащейся в эмульсине (ферментном препарате, получаемом из миндаля), рафиноза расщепляется на галактозу и тростниковый сахар.
Фруктоза самый сладкий среди сахаров. По сладости сахара
можно расположить следующим образом: фруктоза > сахароза > глюкоза > мальтоза. В зерне ячменя, ржи, пшеницы, содержится в среднем
2-3 % сахаров (главным образом сахарозы). В горохе и фасоли сахаров
от 4 до 7 %, а в сое – от 4 до 15 %. Особенно много сахаров в зародышах ржи и пшеницы – 16-25 %, кукурузы – 11 %. В зародышах сахар
состоит из сахарозы с примесью рафинозы и очень малого количества
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]