63. Ферменты. Классификация. Общие свойства. Значение в питании и производстве пищевых продуктов.

Ферменты—это вещества белковой природы, вырабатываемые животной клеткой и выполняющие роль катализатора всех биохимических процессов. Дыхание и работа сердца, рост и деление клеток, мышечное сокращение, переваривание и усвоение пищи, синтез и распад всех биологических веществ — обусловлены быстрым и бесперебойным действием определенных ферментных систем.

Как и все белки, ферменты построены из аминокислот, остатки которых в молекуле каждого фермента соединены в определенной последовательности в полипептидную цепь. Порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи и их число характерны для каждого данного фермента.

Ферменты играют огромную роль в процессах питания и обмена веществ. большое значение они имеют и для производства пищевых продуктов. Ферменты могут ускорять как полезные процессы, так и нежелательные, приводящие к порче продуктов. Действие ферментов зависит от ряда факторов, среди которых наиболее важны температура и реакция среды (величина рН среды):

— Оптимальной температурой для их развития является температура 40 —60 °С. При низких температурах ферменты не разрушаются, но действие их резко замедляется, при высоких (70 — 80 °С и выше) — они денатурируются и утрачивают свою активность. Для ферментов человека и животных оптимум действия 37 — 38 °С, т.е. температура тела.

— Многие ферменты активны при нейтральной реакции среды, т.е. при значениях рН среды, близких к физиологическим. В кислой или щелочной среде они теряют свою активность, за исключением некоторых, которые действуют в кислой и щелочной среде.

Кроме температуры и величины рН среды на активность ферментов влияют различные вещества, которые могут активизировать (ионы различных металлов) или замедлять (например, синильная кислота) действие ферментов.

В зависимости от функциональной направленности ферменты делят на шесть классов: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы (синтетазы).

·Оксиредуктазы катализируют окислительно-восстановительные процессы в организме.

·Трансферазы принимают участие в промежуточном обмене веществ. Они катализируют перенос химических группировок — метильной (СН₃), аминной (NH₂) и других — от одного соединения к другому.

·Гидролазы катализируют процессы расщепления сложных веществ с присоединением к ним воды.

·Лиазы — ферменты, отщепляющие негидролитическим путем различные группы (CO₂, Н₂0, NH₃) от веществ с образованием двойных связей или присоединением группы к двойным связям. Они играют большую роль в процессах обмена веществ.

·Изомеразы катализируют внутримолекулярное перемещение различных групп,     т. е. превращение изомерных форм друг в друга.

·Лигазы (синтетазы) принимают участие в синтетических процессах.

От химических катализаторов ферменты отличаются тем, что каждый из них действует на вполне определенное вещество или на химическую связь строго определенного типа, например, сахараза катализирует только сахарозу, лактаза — лактозу и т. д.

Активность ферментов огромна, она во много раз превышает активность неорганических катализаторов. Так, для расщепления белков до аминокислот 25 % -й серной кислотой при кипячении необходимо 20 ч, а под действием фермента трипсина в организме человека этот процесс протекает за 2—3 ч. Ферменты в ничтожных количествах способны катализировать большие количества вещества — одна часть фермента сахаразы катализирует 200 тыс. частей сахарозы.

64. Липиды. Классификация. Пищевая ценность. Содержание в пищевых продуктах.

Липиды — природные органические соединения, многие из которых являются эфирами жирных кислот и спиртов. Общими свойствами липидов являются их гидрофобность и нерастворимость в воде, но все они по-разному растворяются в органических растворителях — эфире, бензине, хлороформе, ацетоне и др.

Из липидов в товароведении продовольственных товаров изучают жиры, высокомолекулярные кислоты и липоиды.

Жиры. Обладают высокой энергетической ценностью — 1 г жира при окислении выделяет 9,0 ккал (37,7 кДж), активно участвуют в пластических процессах, входя в состав оболочек живых клеток и других структур, а также откладываются в тканях организма. Они являются источником необходимых витаминов и других биологически активных веществ. Жиры широко используют при производстве многих продовольственных товаров, они улучшают вкусовые свойства пищи.

Классификаций липидов разработано несколько. При этом чаще всего используют классификацию, группирующую липиды по структурным отличиям. Согласно этой классификации выделяют такие классы липидов:

Простые: сюда входят сложные эфиры жирных кислот и спирты.

1. Глицериды – это сложные эфиры 3-атомного спирта глицерина и высших жирных кислот.

2. Воски – сложные эфиры 1- или 2-атомных спиртов и высших жирных кислот.

Сложные: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, в которые включены и иные группы.

1. Фосфолипиды. В этих жирах кроме жирных кислот и спирта включены и следы фосфорной кислоты, азотистые компоненты, а также сфинголипиды и глицерофосфолипиды.

2. Гликолипиды

3. Стероиды

4. Иные сложные жиры: аминолипиды, сульфолипиды, а также липопротеины.

Производные липидов: глицерол, жирные кислоты, стеролы, альдегиды жирных кислот, жирорастворимые гормоны и витамины, углеводороды.

Пищевая ценность

Жиры, жирные кислоты. Жиры (липиды) - это сложные эфиры глицерина и жирных кислот. Липиды способствуют усвоению пищи. Жир вызывает возбуждение пищевого центра коры головного мозга. А β-каротин моркови в отсутствии липидов вообще не усваивается. Пищевая ценность липидов обусловлена следующими факторами: 1.высокая энергетическая ценность; 2.наличие полиненасыщенных жирных кислот ПНЖК (линолевая, линоленовая, арахидоновая), которые, как и клетчатка, выводят избыток холестерина и жира. В подсолнечном масле на их долю приходится 48%, в основном, это линолевая кислота. Сливочное масле содержит всего 1 % ПНЖК; 3.наличие в их составе жирорастворимых витаминов - А, Д, Е, К-Суточная норма - 80 г, для тучных, пожилых людей - 25 г, причем 40% от этого количества должны приходиться на жиры растельного происхождения, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) и фосфатиды. Богаты жирами следующие продукты: какао-бобы - 50% жира, баранина накапливает до 55, свинина -телятина - 46, рыба хамса - 39, сельдевые (залом) - 35% жира. Жиры на 90% состоят из кислот. Предельные жирные кислоты имеют общую формулу: СпН2n+1 СООН. Липоиды - вещества, сопутствующие жирам. Липоиды, или жироподобные вещества, в том или ином количестве всегда содержатся в натуральных жирах и значительно влияют на их пищевые свойства. Различают следующие виды липоидов: Фосфатиды. Фосфатиды делятся на следующие группы: 1.Холинфосфатиды (лецитины). 2.Коламинфосфатиды (кефалины). 3.Серинфосфатиды. 4.Прочие: ацетальфосфатиды, цвингофосфатиды. Стеролы. Стериды. Воски. Стеролы растительного происхождения называются фитостеролы, животного происхождения -зоостеролы. К стеролам, имеющим важное значение в питании, относится холестерин. Стериды - мало изучены, но важны. Эхо желчные кислоты, холевая кислота, половые гормоны и гормоны надпочечников. Воски - образованы одно- и двухатомными высокомолекулярными спиртами и высокомолекулярной нежирной кислотой, по химической природе это сложные эфиры. К воскам растительного происхождения относится кутин, животного - пчелиный, спермацет, ланолин (с овечьей шерсти). Пищевой ценности не имеют, но нужны как сырьё для промышленности.

Содержание в пищевых продуктах

Содержание липидов в костистых рыбах колеблется от 0,2 до 28 %. Жир рыб характеризуется низкой температурой плавления (12 - 28 °С) и высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот (76 - 87 %) сложного состава. В состав триглицеридов мышечного и подкожного жира рыб входит 17 ненасыщенных жирных кислот, отличающихся как длиной алифатической цепи, так и количеством двойных связей (1 - 6). Это Является причиной быстрого окисления жира в процессе обработки и хранения рыбы, снижения пищевой ценности и органолептических показателей качества готовой продукции. Особенно лабильны полиненасыщенные жирные кислоты, имеющие 4,5 и 6 двойных связей. Их содержание колеблется в жире пресноводных рыб от 6 до 30 %, морских - от 13 до 57 % к общему содержанию жирных кислот. Наряду с триглицеридами в мышечной ткани рыб содержатся ди-и моноглицериды, свободные жирные кислоты, сложные липиды (фосфолипиды, гликолипиды), холестерин.

Большинство ненасыщенных жирных кислот, продуктов их окисления (при хранении), продуктов гидролиза фосфолипидов имеют неприятный вкус и запах, которые передаются рыбе и приготовленным из нее блюдам. Таким образом, органолептические показатели и пищевая ценность блюд, приготовленных из длительно хранившейся рыбы, значительно ниже, чем блюд, приготовленных из свежевыловленной или охлажденной рыбы.

65. Липиды. Химическая природа. Свойства. Изменения в процессе хранения.

Химическая природа

Биологические функции

Энергетическая (резервная) функция. Многие жиры, в первую очередь триглицериды, используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, примерно вдвое больше, чем при окислении 1 г углеводов (4.1 ккал). Жировые отложения используются в качестве запасных источников питательных веществ, прежде всего животными, которые вынуждены носить свои запасы на себе. Растения чаще запасают углеводы, однако в семенах многих растений высоко содержание жиров (растительные масла добывают из семян подсолнечника, кукурузы, рапса, льна и других масличных растений).

Функция теплоизоляции. Жир — хороший теплоизолятор, поэтому у многих теплокровных животных он откладывается в подкожной жировой ткани, уменьшая потери тепла. Особенно толстый подкожный жировой слой характерен для водных млекопитающих (китов, моржей и др.). Но в то же же время у животных, обитающих в условиях жаркого климата (верблюды, тушканчики) жировые запасы откладываются на изолированных участках тела (в горбах у верблюда, в хвосте у жирнохвостых тушканчиков), в качестве резервных запасов воды, так как вода — один из продуктов окисления жиров.

Структурная функция. Фосфолипиды составляют основу биослоя клеточных мембран, холестерин — регулятор текучести мембран. У архей в состав мембран входят производные изопреноидных углеводородов. Воски образуют кутикулу на поверхности надземных органов (листьев и молодых побегов) растений. Их также производят многие насекомые (так, пчёлы строят из них соты, а червецы и щитовки образуют защитные чехлы).

Регуляторная. Витамины — липиды (A, D, E, K)

Гормональная (стероиды, эйкозаноиды, простагландины и прочие.)

Кофакторы (долихол)

Сигнальные молекулы (диглицериды, жасмоновая кислота; МP3-каскад)

Защитная (амортизационная). Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах (например, сивучи при массе до тонны могут прыгать на каменистый берег со скал высотой 4-5 м).

Увеличения плавучести. Самые разные организмы — от диатомовых водорослей до акул — используют резервные запасы жира как средство снижения среднего удельного веса тела и, таким образом, увеличения плавучести. Это позволяет снизить расходы энергии на удержание в толще воды.

Суточная потребность взрослого человека в липидах — 70—140 граммов.

Свойства

Важнейшие с биологической точки зрения физико-химические свойства липидов противоположны свойствам углеводов. Их молекулы:

¾ крупные;

¾ жирорастворимые, следовательно, гидрофобные;

¾ обладают относительно низким содержанием атомов кислорода.

Отсюда вытекают многие биологические свойства и функции липидов.

· Липиды — медленный энергетический субстрат. Вследствие малой растворимости в воде липиды не могут достигать высокой концентрации в крови, и потому они не могут служить энергетическим субстратом для тканей с быстрым использованием энергии.

· Запасы липидов велики. Во-первых, из-за низкого содержания атомов кислорода, а следовательно, высокого содержания окисляемых атомов — углерода и водорода — свободная энергия липидов велика: их калорийность равна 9,3 ккал/г. Во-вторых, благодаря гидрофобности липиды могут образовывать крупные капли, заполняющие практически всю клетку. Таким образом, липиды — компактный источник энергии, и именно в виде липидов в организме запасается основная часть энергии. Запасов липидов у среднего человека хватает примерно на 1,5 мес полного голодания.

· Липиды — важный пластический материал. Липиды способны образовывать гидрофобную оболочку, отграничивающую клетку от окружающего водного раствора. Поэтому именно они являются основой биологических мембран.

· Липиды способствуют всасыванию в кишечнике жирорастворимых веществ, в частности жирорастворимых витаминов.

· Подкожная жировая клетчатка служит теплоизолятором, играя тем самым важную роль в теплообмене.

· Отложения липидов играют важную механическую функцию — подкожная жировая клетчатка смягчает механические травмы нижележащих тканей, жировые образования полостей организма фиксируют внутренние органы.

· Липиды входят в состав или служат источником многих важных веществ; так, из холестерина образуются стероидные гормоны и желчные кислоты, из ненасыщенных жирных кислот — простагландины и т. п.

Изменение в процессе хранения

Изменение состава липидов

При действии излучения наблюдаются уменьшение антиокислительной активности липидов, интенсификация окислительных реакций и связанное с ними изменение состава липидов мембран. В ранние сроки после облучения связь между скоростью окислительных реакций и составом липидов не отличается от нормы, однако в последующем (например, через 3-5 сут после облучения мышей в дозах 5-6 Гр) эта взаимосвязь нарушается.

Изменение липидов также происходит при хранении зерна. Протекают ферментативные процессы в липидном комплексе - расщепляются фосфо- и гликолипиды, глицериды; при этом накапливаются свободные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты, особенно свободные, под действием кислорода воздуха и фермента липоксигеназы окисляются. Накапливаются перекиси, гидроперекиси и другие продукты окисления, которые могут образовывать комплексы с белками и, углеводами.