Білет № 09
Які біологічні функції виконують білки? Харчова цінність білків.
Процеси одержання гомогенних мас.
Фізико-хімічні й органолептичні показники харчової продукції.
Які біологічні функції виконують білки? Харчова цінність білків.
Білки— високомолекулярні сполуки, які повністю або переважно побудовані з а-амінокислот. Білки складають більшу частину органічних речовин, що містяться в живій клітині. Наприклад, клітина кишкової палички містить 3 000 різних білків, а людський організм — 1 000 000. До складу харчових білків входить близько 20 амінокислот, які називають протеїногенними. Молекули білків складаються з одного або декількох поліпептидних ланцюгів, які організовано в характерну тривимірну структуру. їх молекулярні маси складають від 6 000 до більше мільйона. Білки є невід’ємною частиною живих організмів, в яких виконують цілу низку функцій, невластивих або лише частково властивих іншим класам біополімерів (полісахариди, молекули ДНК). Основні функції білків:
Каталітична функція виконується найбільш чисельною групою білків, які називають ферментами (ензимами). Ця функція білків визначає швидкість хімічних реакцій в біологічних системах. Білки-переносники здійснюють транспортну функцію. Дихальна функція крові, зокрема перенесення кисню та інших газів, здійснюється молекулами гемоглобіну — білка еритроцитів. В транспорті ліпідів беруть участь альбуміни сироватки крові. Ряд інших сироваткових білків утворює комплекси з жирами, міддю, залізом, тироксином, вітаміном А й іншими сполуками, забезпечуючи їх доставку у відповідні органи. Захисні білки-антитіла синтезує імунна система у відповідь на надходження в організм бактерій, токсинів, вірусів або чужорідних білків. Захисна функція білків проявляється і в здатності ряду білків плазми крові, зокрема фібриногену, до зсідання. В результаті зсідання фібриногену утворюється згусток крові, що оберігає від втрати крові при пораненнях. В акті м'язового скорочення і розслаблення бере участь безліч білкових речовин. Однак головну роль у цих життєво важливих процесах грають актин і міозин — специфічні білки м'язової тканини. Скорочувальна функція властива не тільки м'язовим білкам, але і білкам цітоскелету, що забезпечує найтонші процеси життєдіяльності клітин (розходження хромосом в процесі мітозу).Білки, які виконують структурну (опорну) функцію, займають за кількістю перше місце серед інших білків тіла людини. Серед них найважливішу роль грають зокрема колаген сполучної тканини, кератин волосся, нігтів, шкіри, еластин судинній стінці і ін. Велике значення мають комплекси білків з вуглеводами в утворенні ряду секретів: мукоїдів, муцину та ін. У комплексі з ліпідами (зокрема, з фосфоліпідами) білки беруть участь в утворенні біомембран клітин. Обмін речовин в організмі регулюється різними механізмами. У цьому регулюванні важливе місце займають гормони, серед яких є білки або поліпептиди, наприклад гормони гіпофіза, підшлункової залози та ін. Деякі гормони є похідними амінокислот. Харчову (резервну) функцію виконують так звані резервні білки, які є джерелами живлення для плоду, наприклад білки яйця (овальбуміни). Основний білок молока (казеїн) також виконує головним чином харчову функцію. Ряд інших білків використовується в організмі в якості джерела амінокислот, які у свою чергу є попередниками біологічно активних речовин, що регулюють процеси метаболізму. Крім перелічених функцій білки беруть участь у реалізації генетичної інформації, генеруванні і передачі нервових імпульсів. Вони здатні підтримувати осмотичний тиск та фізіологічне значення рН в клітинах і крові. У організмі людини і тварин майже немає резерву білків тому вони абсолютно незамінні в щоденному харчуванні.
Білки містяться в усіх природних об'єктах: м'ясі і м'ясних продуктах, молоці і молочних продуктах, пташиному м’ясі, яйцях, рибі і рибних продуктах, хлібних злаках, бобових. В цих продуктах міститься найбільше білків, що мають високу біологічну цінність і обумовлюють специфічні властивості (смак, запах, структуру, колір тощо) харчових продуктів в процесі технологічної обробки сировини.
Харчова цінність білків.
Харчова (біологічна) цінність білків визначається збалансованістю амінокислотного складу за вмістом незамінних амінокислот. У цю групу входять амінокислоти, які не синтезуються в організмі людини. До незамінних амінокислот відносять амінокислоти: валін, лейцин, ізолейцин, фенілаланін, лізин, треонін, метіонін, триптофан. Амінокислоти аргінін і гістидин відносяться до частково замінним, так як вони повільно синтезуються організмом людини. Відсутність в їжі однієї або декількох незамінних амінокислот призводить до порушення діяльності центральної нервової системи, зупиняють ріст і розвиток організму, до неповного засвоєнню інших амінокислот. Біологічна цінність білків розраховується за амінокислотним скором (а.с.). Амінокислотний скор виражається у відсотках, які представляють відношення вмісту незамінної амінокислоти в дослідному білку продукту до її кількості в еталонному білку. Амінокислотний склад еталонного білка збалансований і ідеально відповідає потребам людини в кожній незамінною амінокислоти. Амінокислота, скор якої має найнижче значення, називається першою лімітуючою амінокислотою. Наприклад, у білку пшениці лімітуючою є амінокислота лізин, в кукурудзі - метіонін, в картоплі і бобових культурах лімітуючими є метіонін і цистин – це сірковмісні амінокислоти.
Тваринні і рослинні білки відрізняються за харчовою (біологічною) цінністю. Амінокислотний склад тваринних білків близький до амінокислотного складу білків людини, тому тваринні білки є повноцінними. Білки рослинні містять знижений вміст лізину, триптофану, треоніну, метіоніну, цистину.
Харчова (біологічна) цінність білків визначається ступенем їх засвоєння в організмі людини. Тваринні білки мають біліше високу ступінь засвоюваності, ніж рослинні. З тваринних білків в кишечнику всмоктується 90% амінокислот, а з рослинних 60 - 80%. У порядку убування швидкості засвоєння білків продукти розташовуються в такій послідовності:
риба> молочні продукти> м'ясо> хліб> крупи
Однією з причин низької засвоюваності рослинних білків є їх взаємодія з полісахаридами, які ускладнюють доступ травних ферментів до поліпептидів.
При нестачі в їжі вуглеводів і ліпідів вимоги до білка дещо змінюється. Поряд з біологічною роллю білок починає виконувати енергетичну функцію. При засвоєнні 1 грама білка виділяється 4 ккал енергії. При надмірному споживанні білка виникає небезпека синтезу ліпідів і ожиріння організму.
Добова потреба дорослої людини в білках становить 5 г на 1 кг маси тіла або 70 - 100 г на добу. На частку білків тваринного походження має припадати 55% і рослинного походження 45% від добового раціону людини.
Процеси одержання гомогенних мас.
Диспергування – процес подрібнення рідких, твердих або газоподібних речовин у рідині, а також подрібнення рідких і твердих речовин у газі з метою отримання однорідних дисперсних систем. Виділяють три основних процеси: емульгування, гомогенізація, розпорошення рідин.
Емульгування– це процес диспергування з метою одержання однорідних емульсій. Прикладом таких емульсій є емульсії типу “жир-вода” або “вода-жир”.
Ефективність застосування емульгаторів залежить від температури проведення процесу. Звичайно температура жирів повинна бути на 15...20 ºС вищою за температуру їхнього плавлення.
Для отримання стійких емульсій застосовують пристрої - емульсори і поверхнево-активні речовини (ПАР) – емульгатори: желатин, лецитин, агар-агар, яєчний білок, казеїн, казеїнат натрію, крохмаль та ін. Емульгатори понижують поверхневий натяг на границі розділу фаз, що полегшує дроблення частинок, а також створюють на поверхні частинок оболонку, яка надає їм стійкості та перешкоджає розшаруванню
Гомогенізація– це процес подрібнення частинок (краплин), тобто дисперсної фази, і одночасне рівномірне розподілення їх у дисперсійному середовищі.
Гомогенізації піддають молоко, вершки, суміші для морозива. При цьому розмір жирових частинок в вихідному продукті – 8...10 мкм, у кінцевому – 1...2 мкм. При гомогенізації поліпшується смак продуктів, покращується їх консистенція і стійкість під час зберігання.
Розпилювання рідин– це дробіння струменя рідини на велику кількість краплин і розподілення цих краплин у газовому середовищі. Використовується, наприклад, при сушінні рідких і в’язких продуктів, для зволоження повітря в розпилювальних камерах і т. ін.
Якість розпилювання характеризується тонкістю і однорідністю, а також дальністю факела розпилювання. Тонкість розпилювання характеризується середнім діаметром крапель, однорідність розпилювання – кривою розподілення крапель даного факела (наприклад, хибною диференціальною кривою). Тонкість розпилювання частинок продукту має велике значення, наприклад, при сушінні продукту в розпилювальних сушарках, де швидкість процесу, головним чином, залежить від ступеня дисперсності крапель продукту.
Фізико-хімічні й органолептичні показники харчової продукції.
Вимірювальні методи - методи визначення (вимірювання) дійсних значень показників якості харчових продуктів за допомогою технічних пристроїв. Вони широко застосовуються для встановлення хімічного складу, фізико-хімічних показників, доброякісності, фізичних та інших властивостей харчових продуктів. На відміну від органолептичних показників фізико-хімічні показники специфічні і характерні для продуктів однорідних груп. Тому ці показники більш численні, що вимагає застосування різноманітних вимірювальних методів для їх визначення. Залежно від способів отримання результатів ці методи підрозділяють на фізичні, фізико-хімічні та хімічні, біохімічні, мікробіологічні, фізіологічні. При дослідженні якості харчових продуктів рідко використовують всі методи аналізу; частіше обмежуються тими, які відповідають меті дослідження.
Здійснюють їх за допомогою приладів і хімічних реактивів, тому отримані результати висловлюють конкретними величинами, відрізняються великою точністю. Однак про якість харчових продуктів не можна судити тільки за результатами лабораторних досліджень, об'єктивна оцінка буде отримана тільки тоді, коли вони будуть доповнені органолептичними аналізом.
Вимірювальні методи взаємопов'язані з органолептичними методами, доповнюють, але не замінюють їх. Це обумовлено тим, що перевага вимірювальних методів - об'єктивність оцінки, вираз результатів у загальноприйнятих одиницях виміру, порівнянність і відтворюваність результатів - усувають недоліки органолептичних методів. У зв'язку з цим поєднання методів цих двох груп дозволяє провести найбільш повну експертну оцінку продуктів.
До фізико-хімічних методів відносяться:
поляриметрія;
рефрактометрія;
фотоколориметричний метод;
спектральний метод;
хроматографія;
потенціометричний метод;
кондуктометричний метод;
реологічні методи;
мікроскопування.
Органолептичний метод ґрунтується на аналізі сприйняття органів чуття: зору, слуху, нюху, дотику і смаку. При цьому органи чуття людини служать приймачами відповідних відчуттів, а показники визначаються шляхом аналізу цих відчуттів на підставі наявного досвіду і виражаються в балах. Точність і достовірність цих показників залежить від здібностей, кваліфікації і навичок осіб, їх визначальних, але метод не виключає можливості використання деяких технічних засобів. За допомогою органолептичного методу визначаються показники якості харчових продуктів, естетичні показники, деякі ергономічні показники. Різновидом органолептичного методу є сенсорний, дегустаційний та інші методи. Сенсорний аналіз застосовується для оцінки якості продуктів харчування. У результаті сенсорного аналізу визначають колір, смак, запах, консистенцію харчових продуктів.
Дегустаційний метод передбачає апробування харчових продуктів. Результати дегустації залежать від кваліфікації експерта, дотримання умов дегустації: не можна курити, використовувати пахучі речовини, в тому числі парфумерію.
Органолептичний метод - це метод визначення показників якості з допомогою органів чуття - зору, нюху, слуху, дотику, смаку.
У визначенні якості харчових продуктів важливу роль відіграє значення (зорові відчуття). Спочатку оглядають продукт зовні і перевіряють супровідні документи. При оцінці продукту визначають спочатку зовнішній вигляд, форму, колір, блиск, прозорість та інші властивості.
За допомогою нюху визначають такі властивості продукту, як запах і аромат.
Дотикальними відчуттями визначають консистенцію, температуру, особливості фізичної структури продукту, ступінь його подрібнення та інші властивості.
Смак і смакові відчуття мають найбільше значення при оцінці якості продукту. Розрізняють чотири основних смаку: гіркий, солодкий, кислий, солоний.
Звуковими і слуховими відчуттями користуються при оцінці зрілості кавунів, при визначенні насиченості шампанського вуглекислим газом.
До недоліків органолептичних методів відносяться суб'єктивізм оцінки, відносний вираз її результатів в безрозмірних величинах (колір - зелений, червоний тощо; смак - солодкий виражений, маловиражений, позбавлений смаку тощо), несумісність і недостатня відтворюваність результатів.
Органолептичний метод заснований на використанні інформації, одержуваної в результаті аналізу сприйнятті органів чуття: зору, слуху, нюху, дотику і смаку. При цьому органи чуття людини служать приймачами для отримання відповідних відчуттів, а значення показників перебувають шляхом аналізу отриманих відчуттів на основі наявного досвіду і виражаються в балах. Точність і достовірність цих значень залежать від здібностей, кваліфікації і навичок осіб, їх визначають. Цей метод не виключає можливості використання деяких технічних засобів (лупа, мікрофон тощо).