Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия пищевых продуктов и их метаболизм. Учебно-методическое пособие
.pdf
обходимый для восстановительных этапов биосинтеза жирных
кислот и холестерина, и Д-рибозо-5-фосфат - предшественник
биосинтеза нуклеотидов.
Итак, ключевым промежуточным продуктом обмена углеводов является глюкозо-6-фосфат, который может превращаться в печени в глюкозу крови или гликоген, а через ацетил-СоА в жирные кислоты. Кроме того, он может подвергаться распаду
либо в ходе гликолиза и цикла лимонной кислоты с накоплением энергии АТФ, либо в ходе пентозофосфатного цикла с образованием пентоз и NАДРН.
Метаболизм аминокислот
Аминокислоты, всосавшиеся в кишечнике и поступившие
затем в печень, также имеют пять путей метаболизма (рис. 10).
1. Транспорт через систему кровообращения в другие органы, где аминокислоты используются в качестве строительных
блоков для биосинтеза тканевых белков.
2. Биосинтез белков печени и плазмы крови.
Белки печени подвергаются постоянному обновлению с
достаточно высокой скоростью оборота при среднем периоде
полужизни всего в несколько дней. Именно в печени, кроме того, синтезируется большинство белков плазмы крови.
3. Дезаминирование и распад.
Аминокислоты, которые не были использованы в печени
или других органах для синтеза белков, подвергаются дезаминированию и распадаются с образованием ацетил-КоА и промежуточных субстратов цикла лимонной кислоты. Последние
могут превратиться в глюкозу или гликоген путем глюконеогенеза.
Ацетил-КоА либо подвергается окислению в цикле лимонной кислоты с накоплением энергии, запасаемой в форме
АТФ, либо превращается в липиды, которые откладываются в
запас.
Выделяющийся при распаде аминокислот аммиак превращается в печени в продукт экскреции - мочевину.
4. Участие в цикле «глюкоза-аланин»
В период между приемами пищи, при понижении уровня
глюкозы в крови, из мышц, в результате частичного распада
мышечных белков до аминокислот и их переаминирования, в
151
печень поступает аминокислота аланин, который в печени дезаминируется с образованием пирувата. Последний, в результате глюконеогенеза, превращается в глюкозу крови, в результате
чего колебания уровня глюкозы смягчаются. Возникающий в
мышцах дефицит аминокислот в дальнейшем восполняется за
счет всасываемых аминокислот пищи.
Рис. 10. Пути превращения аминокислот в печени
152
5. Превращение в нуклеотиды и другие продукты
Аминокислоты служат предшественниками пуриновых и пиримидиновых оснований нуклеотидов, а также других азотсодержащих соединений, в частности гормонов.
Итак, аминокислоты в печени либо используются для синтеза
белков печени и плазмы, либо превращаются в глюкозу и гликоген
в процессе глюконеогенеза. Аммиак, образовавшийся при дезаминировании аминокислот, включается в состав мочевины в ходе
цикла мочевины.
Метаболизм липидов
Для жирных кислот, входящих в состав липидов, также характерно пять путей метаболизма в печени (рис.11).
1. Окисление до СО2 с образованием АТФ.
Свободные кислоты подвергаются активации и окислению с
образованием ацетил-КоА и АТФ. Ацетил-КоА окисляется далее в
цикле лимонной кислоты, где в ходе окислительного фосфорилирования образуется АТФ. Таким образом, жирные кислоты являются основным субстратом энергетического обмена в печени.
2. Образование кетоновых тел.
Избыток ацетил-КоА, высвобождаемый при окислении кислот и не использованный печенью, превращается в кетоновые тела: ацетоацетат и β-Д-гидроксибутират, которые переносятся кровью в периферические ткани, где используются для окисления в
цикле лимонной кислоты. По сути они являются транспортной
формой ацетильных групп. Их вклад в энергетику периферических
тканей может быть значительным, так, в сердце они удовлетворяют
до 1/3 энергетических потребностей.
3. Биосинтез холестерина и желчных кислот.
Часть ацетил-КоА, образованного из жирных кислот (и глюкозы), является основным предшественником в биосинтезе холестерина, который, в свою очередь, является предшественником
желчных кислот, необходимых для переваривания и всасывания
жиров.
4. Биосинтез липопротеинов плазмы крови, которые функционируют как переносчики липидов в жировую ткань, где они накапливаются в виде триацилглицеринов.
153
Рис. 11. Обмен жирных кислот в печени
Жирные кислоты служат предшественниками липидной
части этих липопротеинов.
5. Образование свободных жирных кислот плазмы крови.
Свободные жирные кислоты связываются с сывороточ-
ным альбумином и затем доставляются кровью в сердце и ске-
154
летные мышцы, где жирные кислоты поглощаются и используются в качестве основного «топлива».
Итак, жирные кислоты превращаются в печени в триацилглицерины, холестерин и липопротеины плазмы; последние
обеспечивают транспорт и накопление липидов в жировой ткани.
Кроме того, жирные кислоты в печени подвергаются
окислению, что приводит к запасанию энергии в виде АТФ и к
образованию кетоновых тел, доставляемых кровью в другие
ткани.
Таким образом, печень, выполняя функции «распределительного центра» в организме, обеспечивает доставку необходимых количеств питательных веществ в другие органы, сглаживает колебания в обмене веществ, обусловленные неравномерностью поступления пищи, осуществляет превращение избытка аминогрупп в мочевину и другие продукты, которые выводятся почками.
Помимо превращения и распределения макронутриентов в
печени активно протекают процессы ферментативной детоксикации инородных органических соединений (неалиментарных
веществ) - лекарств, пищевых добавок, консервантов и других
потенциально вредных веществ, не имеющих пищевой ценности.
Детоксикация состоит в том, что относительно нерастворимые соединения подвергаются ферментативному гидроксилированию, в результате чего становятся более растворимыми,
легче расщепляются и выводятся из организма.
155
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
2.1. Физико-химические свойства молока
Молоко - секрет молочных желез - представляет белую с
желтоватым оттенком непрозрачную жидкость, сладковатого
вкуса и своеобразного запаха. Состоит из молочной плазмы и
молочного жира, находящегося в виде так называемых молочных шариков (около 3 мк в диаметре), цельное молоко поэтому
представляет собой тонкую эмульсию в плазме.
Молоко, освобожденное от жира, представляет многокомпонентную, полидисперсную систему, состоящую из истинных
и коллоидных растворов, суспензии и эмульсии.
Свежее натуральное молоко, полученное от здоровых животных, характеризуется определенными химическими, физическими (кислотность, плотность, вязкость, осмотическое давление, электропроводность и др.), органолептическими (цвет,
консистенция, запах, вкус) и технологическими (термоустойчивость, сычужная свертываемость и др.) свойствами. Однако они
могут резко отличаться в начале и конце лактационного периода, меняться под влиянием болезней животных, некоторых видов кормов, при хранении молока в неохлажденном виде и при
его фальсификации.
Химические и физические свойства молока как единой
полидисперсной системы обусловливаются свойствами его
компонентов и взаимодействиями между ними (табл. 12).
Таблица 12. Химические и физические свойства молока
Показатель
Кислотность:
титруемая, ˚Т 17 16…20
активная, рН 6,6 6,55…6,75
Буферная емкость:
по кислоте - 1,7…2,6
по щелочи - 1,2…1,4
Окислительно-восстановительный потенциал, В
Плотность, кг/м
Вязкость, Па·с 1,8·10
Поверхностное натяжение, Н/м 44·10
Осмотическое давление, МПа 0,66 0,64…0,70
Температура замерзания, ˚С - 0,54 - 0,505…- 0,575
Удельная электропроводность, См/м 46·10
Теплофизические свойства, Дж/(кг·К):
удельная теплоемкость, Дж/(кг·К) 3900 теплопроводность, Вт/(м·К) 0,5 коэффициент температуропроводности, м2/с 13·10
3
Среднее
значение
0,27 0,25…0,35
1028,5 1027…1032
-3
-3
-2
-8
Предел
колебаний
1,3·10-3…2,2·10
-
40·10-2…60·10
-
-3
-2
156
Кислотность и буферная емкость
Р
Кислотность молока выражают в единицах титруемой ки-
слотности (в градусах Тернера) и величиной рН при 20 ˚С.
Титруемая кислотность. Титруемая кислотность по
ГОСТ 13264-88 «Молоко коровье. Требования при закупках»
является критерием оценки качества заготовляемого молока.
Титруемую кислотность молока и молочных продуктов, кроме
масла, выражают в условных единицах – градусах Тернера
(˚Т)*. Под градусами Тернера понимают количество кубических сантиметров 0,1н. раствора гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации 100 см3 разбавленного вдвое водой
молока (или продукта).
Кислотность свежевыдоенного коровьего молока составляет 16…18˚Т. Она обусловливается кислыми солями – дигидрофосфатами и дигидроцитратами (около 9…13˚Т), а также
белками – казеином и сывороточными белками (4…6˚Т), диоксидом углерода, кислотами (молочной, лимонной, аскорбиновой, свободными жирными и др.) и другими компонентами молока, которые в сумме дают около 1…3˚Т.
Молоко с пониженной кислотностью нецелесообразно перерабатывать в сыры – оно медленно свертывается сычужным
ферментом, а образующийся сгусток плохо обрабатывается.
рН (активная кислотность). Водородный показатель
свежего молока, отражающий концентрацию ионов водорода,
колеблется (в зависимости от состава молока) в довольно узких
пределах – от 6,55 до 6,75. Медленное изменение рН объясняется наличием в молоке ряда буферных систем – белковой,
фосфатной, цитратной, гидрокарбонатной, лактатной и т.д.
Под буферной емкостью молока понимают количество 1
н. раствора кислоты (или щелочи), которое необходимо добавить к 100 см3 молока для сдвига рН на единицу. Для ее определения пользуются формулой П. Ф. Дьяченко:
К
Б =
,
где К – количество кислоты или щелочи, расходуемое на
титрование 100см3 молока до рН 4,7 или 8,2; Р – величина смещения рН молока на 1,9 при титровании кислотой или на 1,6
при титровании щелочью.
Буферная емкость свежего нормального молока по кисло-
157
те составляет 1,7…2,6, а по щелочи – 1,2…1,4.
3
Окислительно-восстановительный потенциал
Окислительно-восстановительный потенциал (редокспотенциал) является количественной мерой окисляющей или восстанавливающей способности молока.
Редокспотенциал (Е) нормального свежего молока, определяемый потенциометрическим методом, равен 0,25…0,35 В
(250…350 мВ).
Молоко содержит ряд химических соединений, способных
отдавать или присоединять электроны (атомы водорода): аскорбиновую кислоту, токоферолы, цистеин, глутатион, рибофлавин, молочную кислоту, коферменты окислительновосстановительных ферментов (дегидрогеназ, оксидаз), кислород, металлы и пр.:
CH
3
CH
½ ½
СНОН -2Н+е
-
С=О
½ НАД-дегидрогеназа ½
СООН СООН
молочная пировиноградная
кислота кислота
От величины окислительно-восстановительного потенциала зависят интенсивность протекания в молочных продуктах (сыр, кисломолочные продукты, масло) биохимических
процессов (протеолиз, распад аминокислот, лактозы, липидов и
др.) и накапливание ароматических веществ (в первую очередь
диацетила, который образуют молочнокислые бактерии со слабыми редуцирующими свойствами).
Плотность
Плотность, или объемная масса, молока при 20˚С колеблется от 1027 до 1032 кг/м3. Средняя величина плотности заготовляемого в РФ молока низкая и составляет 1028,5 кг/м3 (или
28,5 градуса ареометра). Плотность молока зависит от температуры (понижается с ее повышением) и химического состава
(понижается при увеличении содержания жира и повышается
при увеличении количества белков, лактозы и солей).
Вязкость и поверхностное натяжение
Вязкость, или внутреннее трение, нормального молока
при 20˚С в среднем составляет 1,8·10-3 Па·с с колебаниями от
158
1,3·10-3 до 2,2·10-3 Па·с. Она зависит от содержания белков и
К
жира, дисперсности мицелл казеина и шариков жира, степени
их гидратации и агрегирования. Сывороточные белки и лактоза
незначительно влияют на вязкость молока.
В процессе хранения и обработки молока (перекачивание,
гомогенизация, пастеризация и т.д.) вязкость молока повышается. Это объясняется увеличением степени диспергирования
жира, укрупнением белковых частиц, адсорбцией белков на поверхности шариков жира и т.д.
Осмотическое давление и температура замерзания
Осмотическое давление молока близко по величине к осмотическому давлению крови животного и в среднем составляет 0,66 МПа. Температура замерзания нормального молока в
среднем равна – 0,54 ˚С.
Осмотическое давление молока (и понижение температуры замерзания по сравнению с водой) обуславливается главным
образом высокодисперсными веществами: лактозой (на молочный сахар приходится около 50…60% всей величины давления)
и ионами солей – преимущественно хлоридами и фосфатами
калия и натрия. Белковые вещества и коллоидные соли незначительно влияют на осмотическое давление молока, жир практически не влияет.
Осмотическое давление обычно рассчитывают по температуре замерзания молока. Согласно законам Рауля и ВантГоффа
269,2
tсмP
o
где Dt – понижение температуры замерзания исследуемого раствора, ˚С; 2,269 – осмотическое давление 1 моля вещества
в 1 л раствора, МПа; К – криоскопическая постоянная растворителя, для воды равна 1,86.
Следовательно, при температуре замерзания молока –
0,54˚С (Dt= 0,54) его осмотическое давление составит
Р
= 0,54 · 2,269/1,86 = 0,66 МПа.
осм
Электропроводность и теплофизические свойства
×D=
,
Удельная электропроводность молока в среднем составляет 46·10-2 См/м с колебаниями от 40·10-2 до 60·10-2 См/м. Ее
обусловливают главным образом ионы – Cl-, Na+, K+, Н+, Са2+ и
др. Электрически заряженный казеин, сывороточные белки и
159
шарики жира в силу больших размеров передвигаются медленно и несколько тормозят подвижность ионов, то есть практически уменьшают электропроводность молока.
Теплофизические свойства молока и молочных продуктов
зависят от температуры, содержания сухих веществ, влаги, жира, кислотности, дисперсности жира и т.д.
Удельная теплоемкость цельного молока, как и удельная
теплоемкость воды и обезжиренного молока, в интервале температур 273…333˚К (0…60˚С) изменяется незначительно. В
указанном интервале температур приближенно ее можно считать величиной постоянной, равной 3900 Дж/(кг·К), или 3,9
кДж/(кг·К).
Теплопроводность молока при 20˚С равна примерно
0,5 Вт/(мК). Теплопроводность молока увеличивается с повышением температуры и незначительно уменьшается с увеличением содержания в нем жира.
Коэффициент температуропроводности молока зависит от
температуры, жирности, влажности, плотности и при 20˚С равен около 13·10-8 м2/с.
Органолептические свойства
Свежее сырое молоко характеризуется определенными
органолептическими свойствами, или сенсорными (от лат.
sensus - ощущение), показателями: внешним видом, консистенцией, цветом, вкусом и запахом. В соответствии с требованиями ГОСТ 13264-88 закупаемое молоко должно быть однородной жидкостью без осадка и хлопьев, от белого до слабокремового цвета, без посторонних, не свойственных ему привкусов и запахов.
Белый цвет и непрозрачность (мутность) молока обусловливают рассеивающие свет коллоидные частицы белков и шарики жира, кремовый оттенок – растворенный в жире каротин,
приятный, слабовыраженный (сладковато-солоноватый), присущий только молоку вкус – лактоза, хлориды, жирные кислоты, а также жир и белки. Жир придает ему некоторую нежность, лактоза – сладость, хлориды – солоноватость, белки и
некоторые соли – полноту вкуса.
Приятный едва уловимый запах (аромат) сырого молока
зависит от наличия в нем небольших количеств сернистых и
карбонильных соединений, жирных кислот и др.
160
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]