^
   2 СН3^ 2 2 СН3―СН2ОН + 2 НАД+.
Н ЭТАНОЛ
Суммарное уравнение спиртового брожения:
С6Н12О6 → 2 С2Н5ОН + 2 СО2 + 2 АТФ.
Пропионовокислые бактерии сбраживают углеводы до пропионовой, уксусной кислот и углекислого газа. Одна молекула пирувата окисляется до уксусной кислоты и СО2 и две молекулы пирувата превращаются в пропионовую кислоту.
Уксуснокислые бактериии окисляют этанол и другие спирты до уксусной кислоты: + О2
   СН3-СН2ОН СН3-СООН + Н2О
Этанол Ацетат
Есть микроорганизмы осуществляющие маслянокислое, лимоннокислое и другие виды брожения. Многие брожения используются в пищевых технологиях и не менее важную роль они выполняют в природе.
 Анаэробную стадию окисления глюкозы наиболее удобно изучать на спиртовом брожении, которое протекает по пути гликолиза. Процесс состоит из 12 реакций.
Рис. 5. Трубка Эйнгорна
ХОД РАБОТЫ. В ступку вносят 0,5-1 г дрожжей и растирают до однородной массы добавляя раствор с массовой долей сахарозы или глюкозы 5 %. Содержимое из ступки переносят в трубку Эйнгорна (рис.5), смывая несколько раз ступку и пестик 3-4 мл раствором сахаров так, чтобы запаянное колено было полностью заполнено смесью.
Трубку помещают в термостат при 37-38 С на 2-3 часа. Интенсивность брожения учитывают каждые 15-30 мин по объему СО2, который собирается в запаянном колене (в см3). Если брожение протекает интенсивно, то после каждого замера запаянное колено трубки Эйнгорна повторно заполняют той же бродящей смесью (смесь перемещают из расширенной части трубки в запаянное колено). После 4-5 замеров строят график интенсивности брожения. По оси ординат откладывают объем СО2, по оси абсцисс – время замера (30, 60, 90, 120 и 150 мин от начала термостатирования).
ОБНАРУЖЕНИЕ ЭТАНОЛА. По окончании работы, отфильтровывают через складчатый фильтр 3-5 мл бродящей смеси в пробирку, добавляют 3-5 капель раствора Люголя и по каплям 10 % раствор гидроксида натрия до обесцвечивания раствора. После этого пробирку с раствором нагревают на кипящей водяной бане. В зависимости от количества образовавшегося этанола через 3-5 мин появляется запах хлороформа.
 С2Н5ОН + 4 I2 + 6 NaOH СНI + 5NaI + HCOONa + 5 H2O
Этанол Иодоформ
ОБНАРУЖЕНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА. После последнего замера проделывают качественную реакцию на СО2. Для чего в бродильный прибор (не перемещая в нем смесь) приливают до краев раствор с массовой долей гидроксида натрия 10 %, закрывают отверстие большим пальцем и содержимое хорошо перемешивают. При взаимодействии СО2 со щелочью объем смеси уменьшается, создается вакуум и палец присасывается к отверстию.
РЕАКТИВЫ. Дрожжи; растворы с массовыми долями: сахарозы или глюкозы 5 %, гидроксида натрия 10 %, раствор Люголя.
^
1. Биологическое окисление и его роль.
2. Стадии окисления глюкозы в клетках, место их локализации.
3. Характеристика анаэробной стадии окисления глюкозы.
4. Роль анаэробной стадии окисления глюкозы для животных, человека, растений и микроорганизмов.
5. Характеристика гомоферментативного молочнокислого брожения и его роли.
6. Характеристика гетероферментативного молочнокислого брожения и его роли.
7. Характеристика спиртового брожения и его роли.
8. Характеристика уксуснокислого брожения и его роли.
9. Характеристика химизма пропионовокислого брожения и его роли.
10. Использование брожения в пищевой промышленности.
Роль брожения в живой природе.
Глава 5. Белки и их обмен
Гидролиз белков в организме идет постоянно как в процессе пищеварения (гидролиз белков пищевых продуктов), так и в процессе жизнедеятельности клеток (гидролиз устаревших или «изношенных» белков, а также запасных белков семян, зерен злаковых, клубней и других органов возрождения растений) протеазами. Конечными продуктами гидролиза белков являются аминокислоты.
^
Метод определения активности протеаз основан на определении тирозина (или тирозинсодержащих пептидов), освобождающихся при гидролизе раствора стандартного белка (гемоглобина, казеина, альбумина) протеазами (пептидгидролазами). Оставшийся нерасщепленный белок осаждают раствором трихлоруксусной кислоты (ТХУ) и фильтруют. С фильтратом проводят цветную реакцию с реактивом Фолина и оптическую плотность полученного раствора измеряют при 280 нм на ФЭКе .
ХОД РАБОТЫ. Берут две пробирки. В каждую наливают по 1 мл раствора гемоглобина и по 1,5 мл фосфатно-цитратного буфера рН 2,2. Содержимое перемешивают и пробирки ставят в термостат при 37-38 С на 5 мин. Одновременно выдерживают в термостате раствор пепсина. После термостатирования в одну пробирку (контрольная) добавляют 5 мл раствора с массовой долей ТХУ 5 % и перемешивают. Затем в обе пробирки приливают по 0,5 мл раствора ацидин-пепсина (или пепсина), предварительно выдержанного в термостате при 37-38 С, содержимое перемешивают и пробирки помещают в термостат при 37-38 ºС на 30 мин. После инкубации в другую пробирку (опытная) добавляют 5 мл раствора с массовой долей ТХУ 5 % и оставляют ее в термостате на 10-15 мин для осаждения не прореагировавшего белка и фермента. Содержимое опытной и контрольной пробирок фильтруют и в прозрачном фильтрате определяют продукты ферментативного гидролиза – тирозин (или тирозинсодержащие пептиды). ТХУ продукты распада белка не осаждает.
Берут две чистые пробирки и вносят в них соответственно из опытной и контрольной проб по 2 мл фильтрата. Затем в каждую медленно приливают по 5 мл раствора с концентрацией карбоната (или гидроксида) натрия 0,5 моль/л и по 1 мл рабочего (разбавленного 1:2) раствора Фолина. Содержимое перемешивают и пробирки оставляют при комнатной температуре на 20 мин. После этого интенсивность окраски опытной и контрольной проб определяют на ФЭКе с красным светофильтром. Массу тирозина в пробе находят по калибровочному графику.
Протеолитическую активность выражают в мг (или мкмоль) тирозина, освободившегося на 1 мг белка ферментного препарата (или 1 мл ферментного раствора) за 1 мин. При подсчете необходимо помнить, что продолжительность инкубации составила 30 мин.
Принцип определения, порядок работы, результат анализа записывают и делают вывод об активности ферментного препарата.
РЕАКТИВЫ. Вода дистиллированная; фосфатно-цитратный буфер рН 2,2 (196 мл раствора с концентрацией лимонной кислоты 0,1 моль/л смешивают с 4 мл раствора с концентрацией гидрофосфата натрия 0,2 моль/л); растворы с массовыми долями: гемоглобина 1 % (приготовлен на фосфатно-цитратном буфере рН 2,2), ТХУ 5 %, ацидина-пепсина 1 % (4 таблетки препарата растворяют в 100 мл воды) или пепсина 0,1 % в растворе с массовой долей соляной кислоты 0,2 % (4,5 мл концентрированной соляной кислоты разбавить в мерной колбе до 1 л); раствор с концентрацией карбоната натрия (или гидроксида натрия) 0,5 моль/л; раствор тирозина для построения калибровочного графика, содержащий в 1 мл 500 мкмоль (4,53 мг тирозина растворяют в 50 мл раствора с массовой долей соляной кислоты 0,2 %); реактив Фолина, разбавленный в соотношении 1:2. Реактив Фолина готовится следующим образом: 100 г вольфрамовокислого натрия и 25 г молибденовокислого натрия растворяют в 700 мл дистиллированной воды. К раствору прибавляют 50 мл 85% ортофосфорной кислоты и 100 мл концентрированной соляной кислоты. Смесь кипятят с обратным холодильником 10 часов, после чего прибавляют 150 г сернокислого лития, 50 мл дистиллированной воды и несколько капель бромной воды. Для удаления избытка брома смесь кипятят без холодильника 15 мин в вытяжном шкафу. После охлаждения раствор доводят дистиллированной водой до 1 литра, фильтруют и хранят в темной склянке. Цвет реактива должен быть желтым. Перед употреблением его разбавляют водой 1:2 (готовят рабочий раствор).
^
1. К какому классу и подклассу ферментов относятся протеазы?
2. Специфичность действия протеаз.
3. Промежуточные и конечные продукты гидролиза белков под действием протеаз.
4. Где протекает гидролиз белков в живых организмах и роль этих процессов.
5. Принцип метода Ансона определения активности протеаз.
6. Последовательность определения активности протеаз по Ансону.
7. Расчет протеолитической активности ферментов по Ансону.
Глава 6. Липиды и их обмен
Липидами называют большую и разнообразную группу веществ тканей животных и растений, которые могут быть экстрагированы из них неполярными растворителями: эфиром, бензолом, хлороформом, петролейным эфиром и др.
Липиды можно разделить на две большие группы: нейтральные жиры (ацилглицеролы) и жироподобные вещества, называемые липоидами. К липоидам относят воски, фосфолипиды (фосфатиты), гликолипиды, стероиды, растворимые в жирах пигменты (каротиноиды, хлорофилл) и жирорастворимые витамины.
В организме животных и растений липиды находятся в форме запасного жира и входят в состав структурных компонентов клеток. Запасной жир откладывается в определенных частях организма животных и растений, используется в качестве энергетического материала, содержание его зависит от многих факторов. Липиды структурных компонентов клеток (цитоплазматические липиды) выполняют различные биологические функции и содержание их в клетках постоянно.
Массовая доля липидов в организме человека не превышает обычно 10-20 %, в организме животных она может достигать 50 %. Массовая доля липидов в пересчете на сухую массу семян пшеницы, ржи, ячменя составляет 2-3 %; овса, кукурузы, проса – 4-6 %; льна, конопли, подсолнечника – 30-50 %; хлопчатника, сои – 20-30 %; мака, клещевины – 50-60 %; картофеля, свеклы, овощей – 0,1-1 % от сырой массы.
Липиды молока носят общее техническое название: молочный жир. В его состав входят: нейтральные жиры (три-, ди- и моноацилглицерины, свободные жирные кислоты), фосфолипиды (главным образом фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины), стерины (в основном холестерин) и гликолипиды. Составные части молочного жира содержатся в жировых шариках, оболочке жировых шариков и в виде следов – в молочной сыворотке. Массовая доля молочного жира в молоке колеблется в пределах 2,8-5 %. От общей массы молочного жира на долю триацилглицеринов приходится 98-99 %.
Нейтральные жиры (жиры, триацилглицерины, ацилглицеролы) – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерола (1,2,3-пропантриола) и жирных кислот. В зависимости от числа этерифицированных гидроксильных групп глицерола (три, две или одна) различают соответственно триацилглицеролы, диацилглицеролы и моноацилглицеролы. Триацилглицеролы составляют основную массу природных жиров. Поэтому
O
СН2 ОСR1
 O
CHOCR2
O
CH2 OCR3
Триацилглицерол
термин триацилглицерол часто используют как синоним термина жир или нейтральный жир. Моноацилглицеролы и диацилглицеролы хотя и представляют собой важные промежуточные продукты липидного обмена, но в составе природных жиров встречаются в малых количествах.
В формуле R1, R2, R3 - остатки жирных кислот. Номенклатура нейтральных жиров основывается на названиях жирных кислот, входящих в состав их молекул. Например: тристеарин, трипальмитин, олеодипальмитин, олеостеаропальмитин и т.д.
В составе природных ацилглицеролов найдено несколько десятков различных жирных кислот. Все они отличаются друг от друга длиной углеводородной цепи, степенью ненасыщенности, числом и положением двойных связей и т.д.
В составе жиров содержание ненасыщенных жирных кислот выше, чем насыщенных. Особенно это заметно в жирах организмов, живущих при низких температурах. Это связано стем, что ненасыщенные жирные кислоты имеют более низкую температуру плавления и содержащие их нейтральные жиры остаются жидкими даже при температуре ниже 5 °С. Ненасыщенные жирные кислоты преобладают в растительных жирах, называемых маслами.
Присутствие в жирах большого количества ненасыщенных жирных кислот придает им жидкую консистенцию, содержание преимущественно насыщенных жирных кислот – твердую консистенцию при комнатной температуре.
О природе и качестве жира можно судить по его физическим и химическим величинам, называемым константами. Среди физических констант жира наибольшее значение имеют: плотность, вязкость, температура плавления и отвердевания; среди химических (называемых «числами» жира) - йодное число, кислотное число, число омыления и эфирное число.
Перед определением констант жир разогревают в термостате при 55-60 С, в этом же термостате его фильтруют через сухой бумажный фильтр. Затем охлаждают до комнатной температуры и используют для исследования.
^
Йодное число характеризует наличие в составе жира непредельных (ненасыщенных) жирных кислот. Его выражают массой йода (в г), которая может быть связана 100 г жира. По величине йодного числа судят о натуральности жира и изменениях, которые могут происходить при его хранении.
Йодное число определяют на основе реакции присоединения йода по месту двойных связей:
… - СН = СН - … + J2 = … - CHJ – CHJ - ….
При комнатной температуре йод реагирует с кислотами, входящими в состав жира, очень медленно; при нагревании присоединение йода идет неравномерно. Более интенсивно реагируют с непредельными кислотами жира соединения йода с другими галоидами (хлором, бромом). Поэтому были предложены методы определения йодного числа, в которых йод заменили его соединениями с галоидами. Гюбль предложил для определения йодного числа готовить раствор йода с сулемой (HgCl2 + 2J2 = HgJ2 + 2JCl), Ганус применил раствор бромистого йода.
Полное насыщение двойных связей происходит только в том случае, если масса галоида на 60-100 % выше теоретической.
Йодные числа некоторых жиров и масел имеют следующие величины: Молочный жир – 2445, говяжий – 3247, свиной – 4666, китовый 108130, жир печени трески – 118186, кокосовое масло – 812, хлопковое – 100116, подсолнечное – 119136, льняное – 175201, бараний - 31÷46,
конский - 71÷86.
Жир выдерживают с избытком раствора бромистого йода в ледяной уксусной кислоте (раствор Гануса). При этом происходит присоединение йода по месту двойных связей жирных кислот:
… - СН = СН - … + BrJ … - CHBr – CHJ - ….
После выдерживания избыток бромистого йода разлагают водным раствором йодида калия:
BrJ + KJ KBr + J2 ,
выделившийся йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия:
 J2 + 2Na2S2 О3 2NaJ + Na2S4O6
ХОД РАБОТЫ. В колбу вместимостью 300-500 мл с притертой стеклянной пробкой вносят 0,4-0,5 г жира (0,1 г растительного масла, китового или рыбьего жира) и растворяют его в 10 мл хлороформа или четыреххлористого углерода (опытная проба). В другую такую же колбу вносят 10 мл того же растворителя, но без жира (контрольная проба). В обе колбы из бюретки приливают по 25 мл раствора Гануса, перемешивают, закрывают пробками и ставят в темное место на 30 мин, периодически встряхивая.
По истечении указанного времени в обе колбы добавляют по 10 мл раствора с массовой концентрацией йодида калия 15 г/100 мл, содержимое перемешивают и приливают к нему по 100 мл свежепрокипяченной охлажденной дистиллированной воды, ополаскивая ею пробку. Выделившийся йод титруют раствором с концентрацией тиосульфата натрия 0,1 моль/л до слабо-желтого цвета. Затем вносят 1 мл раствора с массовой долей оклейстеренного крахмала 1 % и продолжают титрование по каплям до исчезновения синей окраски. Колбу закрывают пробкой и интенсивно встряхивают до извлечения йода, оставшегося в растворителе. При появлении синей окраски титрование продолжают до обесцвечивания.
Объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на все этапы титрования каждой пробы, записывают. Йодное число (Й.ч.) рассчитывают по формуле:
 ,
где (-1) – разность между объемами раствора с концентрацией тиосульфата натрия 0,1 моль/л, израсходованными на титрование опытной (1) и контрольной () проб, мл;
0,01269 - масса йода в граммах, соответствующая 1 мл раствора с концентрацией тиосульфата натрия 0,1 моль/л;
^ – масса жира, г.
РЕАКТИВЫ. Жир животный или растительный (фильтрованный); хлороформ или четыреххлористый углерод, раствор с концентрацией тиосульфата натрия 0,1 моль/л; раствор йодида калия (15 г йодида калия вносят в мерную колбу вместимостью 100 мл и, растворяя, объем доводят до метки водой); вода дистиллированная; раствор о массовой долей оклейстеренного крахмала 1 %; раствор Гануса (в 825 мл ледяной уксусной кислоты растворяют при нагревании 13,8 г йода. Охлаждают и 25 мл этого раствора титруют раствором с концентрацией тиосульфата натрия 0,1 моль/л. находят объем раствора тиосульфата, пошедший на титрование 1 мл приготовленного раствора йода (1-е титрование). Отмеривают 200 мл ледяной уксусной кислоты и приливают к ней 3 мл брома, содержимое перемешивают.
К 5 мл полученного раствора брома добавляют 10 мл раствора с массовой концентрацией йодида калия 15 г на 100 мл и титруют раствором тиосульфата натрия – 0,1 моль/л. Находят объем раствора тиосульфата, пошедшего на титрование 1 мл приготовленного раствора брома (2-е титрование) При первом и втором титрованиях в качестве индикатора используют раствор оклейстеренного крахмала. После титрований рассчитывают объем раствора брома, который нужно прилить для удвоения содержания галоида в оставшихся 800 мл раствора йода по формуле: А = В/С, где А - требуемый объем раствора брома, мл; В – находят умножением 800 на объем тиосульфата в мл, пошедший на титрование 1 мл раствора йода (1-е титрование); С – объем тиосульфата в мл, пошедший на титрование 1 мл раствора брома (2-е титрование). После смешивания в 1000 мл полученного раствора Гануса должно содержаться 13,2 г йода. Если окончательный раствор слишком крепкий, его разбавляют ледяной уксусной кислотой.
^
1. Строение и общая формула нейтральных жиров.
2. Номенклатура нейтральных жиров.
3. Чем характеризуются жирные кислоты, входящие в состав природных ацилглицеролов?
4. Какое состояние может иметь жир при комнатной температуре, и чем оно обусловлено?
5. Какие показатели используются для определения природы и качества жира?
6. Назовите физические и химические константы жиров.
7. Какие числа жира Вы знаете?
8. Методика подготовки жира к исследованию.
9. Что характеризует йодное число жира?
10. Что положено в основу определения йодного числа жира? Напишите уравнение.
11. Какие соединения и растворы используются для определения йодного числа и почему?
12. Назовите йодные числа некоторых жиров.
13. Химизм реакции раствора Гануса с жирными кислотами.
14. Химизм титрования йода раствором тиосульфата натрия.
^
Кислотное число характеризует наличие в жире свободных жирных кислот. Оно измеряется массой гидроксида калия (в мг), пошедшего на нейтрализацию свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. Кислотное число разных сортов свежего жира обычно не превышает 1,2-3,5. При хранении происходит гидролиз ацилглицеролов, который приводит к накоплению свободных жирных кислот и снижению, вследствие этого, качества жира.
Метод определения кислотного числа (кислотности) основан на титровании свободных кислот жира спиртовым раствором гидроксида калия. Гидроксид калия избран для титрования потому, что образующиеся калиевые мыла лучше, чем другие, растворимы в условиях опыта.
ХОД РАБОТЫ. В колбочку вместимостью 50-100 мл наливают равные объемы этанола и эфира (по 5-7 мл каждого), добавляют 3-4 капли раствора фенолфталеина и содержимое нейтрализуют, прибавляя по каплям раствор с концентрацией гидроксида калия в этаноле 0,1 моль/л до появления слабо-розового окрашивания.
В другой такой же колбе взвешивают на аналитических весах 2-3 г жира, приливают к нему приготовленную нейтральную спиртоэфирную смесь и содержимое перемешивают до полного растворения жира. Добавляют еще 1-2 капли раствора фенолфталеина и содержимое титруют раствором с концентрацией гидроксида калия в этаноле 0,1 моль/л до слабо-розового окрашивания, удерживающегося 30 секунд.
Кислотное число (К.Ч.) рассчитывают по формуле:
 ,
где - объем раствора с концентрацией гидроксида калия в этаноле 0,1 моль/л, израсходованный на титрование пробы жира, мл;
5,61 – масса гидроксида калия, соответствующая 1 мл раствора с концентрацией гидроксида калия в этаноле 0,1 моль/л;
Т – титр раствора гидроксида калия;
m – масса взятого для анализа жира, г.
РЕАКТИВЫ. Жир растительный или животный; этанол; диэтиловый эфир; раствор с массовой концентрацией фенолфталеина в этаноле 0,1 %; раствор с концентрацией гидроксида калия в этаноле 0,1 моль/л.
^
1. Что характеризует и чем измеряют кислотное число жира?
2. Что лежит в основе определения кислотного числа жира?
3. Назовите величины кислотных чисел свежего жира и масла.
4. Что лежит в основе нарастания кислотного числа жира и к чему это ведет?
5. Техника и последовательность определения кислотного числа жира.
6. Расчет кислотного числа жира.
^
Обмен липидов во всех организмах, состоит из процессов синтеза (анаболизма) и распада (катаболизма), у животных есть ещё процессы переваривания и всасывания липидов. Катаболизм и переваривание липидов начинаются с гидролиза при участии липаз.
Переваривание липидов происходит главным образом в тонком отделе кишечника, где при участии ферментов – липаз, фосфолипаз, холестеролэстеразы – они расщепляют на свои составные части: ацилглицеролы – на глицерин и жирные кислоты, фосфолипиды – на глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и азотистое основание, стероиды – на холестерин и жирную кислоту.
Продукты гидролиза липидов поступают в клетки стенки кишечника, где из них синтезируются липиды данного организма. Часть липидов может всасываться в кишечнике в виде тончайшей эмульсии без предварительного гидролиза. Из клеток кишечника липиды переходят в лимфатическую систему и частично в кровь, а затем в печень и другие органы, где они подвергаются разнообразным превращениям.
В процессе переработки и хранения пищевого сырья могут создаваться условия, увеличивающие активность липаз. Например, перекачивание, встряхивание и пастеризация молока активизируют липазу; освобождающиеся при гидролизе триацилглицеролов молочного жира низкомолекулярные жирные кислоты (масляная, капроновая, каприловая) придают такому молоку и продуктам из него прогорклый вкус и запах. Хранение некоторых видов муки и крупы, особенно содержащих много жира (пшено, овсяная мука и крупа), при повышенных температуре и влажности стимулирует гидролиз триглицеридов, что приводит к повышению кислотности продукта и его быстрому прогорканию. В семенах клещевины содержится значительное количество липазы. Этот фермент относится к классу гидролаз, подклассу эстераз, группы эстераз сложных эфиров карбоновых кислот (КФ 3.1.1.3). Липаза клещевины не растворяется в воде и проявляет активность в слабокислой среде при рН 4,8-5,0. Липазы легко и быстро отщепляют от молекулы триацилглицерола внешние остатки жирных кислот и в последнюю очередь – средний кислотный остаток: O
 СН2 ОСR1 СН2-ОН
O О + R1-COOH
2 Н2О ║
^ 2 ЛИПАЗА СН-О-С-R2 + R3-COOH
O Жирные кислоты
CH2 OCR3 СН2-ОН
Триацилглицерол Моноацилглицерол
ХОД РАБОТЫ. Берут две фарфоровые ступки (опыт и контроль). В опытной ступке тщательно растирают 1 г семени клещевины, очищенного от оболочки, и смешивают с 3 мл нейтрального масла, добавляют 2мл буферного раствора с рН 4,7 и оставляют на 30 мин при комнатной температуре для гидролиза. После этого в ступку добавляют 30 мл смеси спирта с эфиром в соотношении 1:1 и несколько капель раствора фенолфталеина, и оттитровывают отщепившиеся жирные кислоты раствором гидроксида калия с концентрацией 0,1 моль/л до слабо-розовой окраски, не исчезающей 30 сек.
В контрольной ступке тщательно растирают 1 г семени клещевины, добавляют 30 мл смеси спирта с эфиром, перемешивают, вносят 2 мл буферного раствора и 3 мл нейтрального масла, перемешивают и тут же добавляют 3-5 капель фенолфталеина и титруют раствором гидроксида калия с концентрацией 0,1 моль/л до слабо-розовой окраски, не исчезающей 30 сек. Контрольную пробу не подвергают инкубации.
Разница в объеме израсходованного на титрование гидроксида калия в опыте и контроле показывает активность липазы. Результаты определения записать в таблицу:
Таблица 18
Определение активности липазы клещевины
Исследуемый материал, г
|
Объем КОН, пошедший на титрование, мл
|
Разница, мл
|
Опытная проба
|
Контроль
|
|
|
|
|
РЕАКТИВЫ. Смесь этанола с эфиром (1:1), семена клещевины очищенные, нейтральное растительное масло, растворы с массовой долей гидроксида калия 0,1 моль/л и фенолфталеина 1 % в этаноле.
^
1. Из каких процессов состоит обмен липидов в организме животных, растений и микроорганизмов?
2. С какого процесса начинается катаболизм и переваривание липидов?
3. Липазы пищевого сырья, их влияние на качество продукции.
4. К какому классу, подклассу и группе относятся липазы?
5. Напишите реакции катализируемые липазами.
6. Метод определения активности липаз.
7. Роль постановки контроля в определении активности липаз.
Глава 7. Витамины
Витамины – природные, биологически активные низкомолекулярные органические соединения, различные по строению и физико-химическим свойствам, но абсолютно необходимые для нормальной жизнедеятельности человека, животных, птиц, растений, микроорганизмов.
Потребность в витаминах организмы удовлетворяют по разному: растения синтезируют все необходимые им витамины, человек и животные получают их с пищей в готовом виде или в виде провитаминов – предшественников, из которых образуются соответствующие витамины. Некоторые витамины синтезируются микроорганизмами, населяющими кишечник человека, удовлетворяя частично или полностью потребности организма. Витамины делятся на водо- и жирорастворимые. Водорастворимые витамины тесно связаны с ферментами, многие из них принимают участие в построении небелковых групп ферментов и, тем самым, оказывают влияние на жизнеспособность организма. Жирорастворимые витамины участвуют в ряде окислительно-восстановительных реакций, регуляции проницаемости мембран и многих биохимических процессов.
Отсутствие или недостаток в пище витаминов приводят к нарушениям обмена веществ и, в конечном счете, заболеваниям, получившим название гиповитаминозов и авитаминозов.
Перед современной пищевой промышленностью стоит задача не только производство достаточного количества разнообразных, но и полноценных продуктов питания. Важная роль в этом принадлежит витаминам. Добавление витаминов имеет целью ревитаминизацию, стандартизацию, обогащение и специальное воздействие при технологической переработке и хранении продуктов.
Ревитаминизация – это добавление витаминов в сырье, которое теряет их при переработке (добавление витаминов В1, В2, В5 к пшеничной муке высшего сорта и обрушенному рису, а также витаминов А и Д к обезжиренному молоку).
Стандартизация и обогащение витаминами применяется при производстве фруктовых соков. Во многих странах, в зимнее время, к молоку добавляют витамин А или каротины. Витамин А и Д вносятся при изготовлении маргаринов, халвы и т.д. Каротины добавляются как красящие вещества при производстве сливочного масла. Витамины С и Е, обладающие свойствами антиоксидантов, используются для стабилизации продуктов: витамин С – для предотвращения окисления напитков (пива, вина, фруктовых соков), а витамин Е – жиров и масел.
Обнаружение витаминов в пищевых продуктах и биологических объектах преимущественно основано на их способности давать цветные реакции с определенными химическими веществами.
^
Витамин А (ретинол) – ненасыщенный гидроароматический спирт, со стоящий из -иононового кольца и боковой цепи, представленной двумя остатками изопрена и первичной - спиртовой группой:
РЕТИНОЛ
Не растворим в воде, хорошо растворяется в жирах и органических растворителях. Содержится только в животных продуктах, особенно им богаты рыбий жир, сливочное масло, печень. В растениях находятся окрашенные в желтый или оранжевый цвет пигменты – каротины, которые могут в животном организме превращаться в витамин А.
7.1.1. РЕАКЦИЯ С СУЛЬФАТОМ ЖЕЛЕЗА (II). К 2-3 каплям рыбьего жира или раствора витамина А в масле добавляют 10-15 капель ледяной уксусной кислоты, насыщенной сульфатом железа (II) и 2-4 капли концентрированной серной кислоты. Реакцию проделывают в сухой пробирке.
После перемешивания содержимого появляется голубое окрашивание, постепенно переходящее в розово-красное.
7.1.2. РЕАКЦИЯ С СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ. В сухой пробирке 3-4 капли рыбьего жира или раствора витамина А в масле растворяют в 12-15 каплях хлороформа и прибавляют 3-4 капли концентрированной серной кислоты. Появляется голубое окрашивание, быстро переходящее в буро-красное.
Химизм реакции окончательно не выяснен.
7.1.3.РЕАКЦИЯ С РАСТВОРОМ ХЛОРНОГО ЖЕЛЕЗА. В раствор рыбьего жира или витамина А в масле добавляют 5 капель 1 % раствора хлорного железа. Появляется ярко-зеленый цвет.
^
Витамин Д – группа соединений, принимающих участие в регуляции форфорно-кальциевого обмена и процесса образования костей. Не растворим в воде, растворяется в жирах и органических растворителях.
Этот витамин можно рассматривать как производное циклических спиртов – эргостерола и 7-дегидростерола, являющихся его провитаминами. Превращение названных провитаминов в витамин Д происходит под действием ультрафиолетовых лучей.
Источниками витамина Д для человека служат: рыбий жир, печень, молоко, сливочное масло, желток яиц.
7.2.1.РЕАКЦИЯ С АНИЛИНОМ. В сухой пробирке смешивают 4 капли рыбьего жира или раствора витамина Д в масле с 20 каплями хлороформа, добавляют при помешивании 10 капель смеси анилина с концентрированной соляной кислотой. Пробирку ставят на кипящую водяную баню на 30-60 секунд. При нагревании содержимое пробирки приобретает красную окраску.
7.2.2. РЕАКЦИЯ С БРОМОМ. В сухую пробирку вносят 5 капель рыбьего жира или раствора витамина Д в масле, добавляют 5 капель раствора брома в хлороформе и перемешивают. Смесь в пробирке постепенно окрашивается в зелено-голубой цвет.
РЕАКТИВЫ. Рыбий жир или раствор витамина А в масле; раствор витамина Д в масле; хлороформ; концентрированная серная кислота; уксусная кислота ледяная; сульфат железа (II); 1 % раствор хлорного железа; смесь анилина с концентрированной соляной кислотой (15:1 по объему); раствор брома в хлороформе (1:60 по объему); насыщенный раствор сульфата меди в ледяной уксусной кислоте.
^
1. Общая характеристика роли витаминов.
2. Источники витаминов для человека и животных.
3. Классификация витаминов.
4. Биологическая роль водорастворимых витаминов.
5. Биологическая роль жирорастворимых витаминов.
6. Что происходит в организме человека при отсутствии или недостатке витаминов в пище?
7. Использование витаминов в пищевой промышленности.
8. Качественные реакции на витамин А.
9. Качественные реакции на витамин Д.
10. Источники витаминов А и Д. Провитамины.
^
Витамин В1 (тиамин) состоит из пиримидинового и тиазолового колец, связанных метиленовой группой:
Пиримидиновый Тиазоловый
цикл цикл
В связи с наличием в молекуле атома серы и аминогруппы этому витамину было дано химическое название тиамин. Тиамин в форме тиаминпирофосфата выполняет коферментные функции в реакциях декарбоксилирования -кетокислот и в транскетолазной реакции.
Источником тиамина для человека служат, главным образом, хлеб и крупы, но в тех случаях, когда в процессе переработки зерна не происходит удаление зародышей и оболочек, которые в основном и содержат этот витамин. Очень много тиамина в пекарских и пивных дрожжах. В щелочной среде тиамин легко превращается в тиамин-тиол, который с диазореактивом образует сложное комплексное соединение красного или розово-оранжевого цвета.
ХОД РАБОТЫ. Берут две пробирки. В каждую вносят по 1 мл раствора сульфаниловой кислоты в разбавленной соляной кислоте и по 1 мл раствора с массовой долей нитрита натрия 5 %. Полученная в пробирках смесь представляет собой диазореактив. Затем к содержимому одной пробирки прибавляют несколько крупинок тиамина и 1 мл воды (или 1 мл раствора с массовой долей тиамина 0,1 %), другой – 1 мл молока. После этого в обе пробирки приливают по 1,5-2 мл раствора с массовой долей карбоната натрия 10 %, жидкость окрашивается в розово-оранжевый цвет.
Реакция не специфична, так как подобную окраску с диазореактивом дают вещества, имеющие в своей структуре фенольные, имидазольные, пиррольные, тиазольные группы (адреналин, карнозин, желчные пигменты, гистамин и др.).
РЕАКТИВЫ. Вода дистиллированная; тиамин (порошок или свежий раствор с массовой долей тиамина 0,1 %); молоко цельное свежее; раствор сульфаниловой кислоты (в мерную колбу вместимостью 100 мл вносят 1 г сульфаниловой кислоты, 4,6 мл концентрированной соляной кислоты и, растворяя, добавляют воду до метки); свежие растворы с массовыми долями: нитрита натрия 5 %, карбоната натрия 10 %.
^
В
итамин В2 (рибофлавин) в химическом отношении представляет азотистое основание (6,7–диметилизоаллоксазин), соединенное с остатком пятиатомного спирта рибитола (flaus -желтый).
Насыщенные водные растворы рибофлавина окрашены в желто-зеленый цвет с характерной желто-зеленой флуоресценцией в видимом и ультрафиолетовом свете. При действии восстановителей рибофлавин превращается в бесцветный и нефлуоресцирующий лейкофлавин.
Рибофлавин входит в состав двух родственных кофакторов - флавин-мононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД). Источником рибофлавина для человека являются молоко и зеленые овощи, печень и почки животных, пивные и пекарские дрожжи.
Промежуточный Нингидрин Сине-фиолетовый
амин (пурпурный) Руэмана
ХОД РАБОТЫ. В пробирку вносят несколько кристаллов рибофлавина и растворяют 1-2 мл воды, при этом наблюдают окрашивание и флуоресценцию. В раствор добавляют 1 мл концентрированной соляной кислоты и гранулу цинка. Жидкость постепенно окрашивается в розовый цвет, а затем обесцвечивается. Изменение окраски обусловлено тем, что выделяющийся водород восстанавливает рибофлавин через родофлавин (красного цвета) в бесцветный лейкофлавин. При взбалтывании обесцвеченного раствора лейкосоединение вновь окисляется кислородом воздуха в рибофлавин.
РЕАКТИВЫ. Вода дистиллированная; рибофлавин (порошок или таблетки); цинк в гранулах; концентрированная соляная кислота.
^
Нингидрин
В 
итамин РР (витамин В5, никотиновая кислота и никотинамид, ниацин) по химической природе является пиридинкарбоновой кислотой, никотинамид – амидом этой кислоты.
Биологическая роль витамина РР заключается в том, что никотинамид служит компонентом двух близких по структуре коферментов – никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ), участвующих в окислительно-восстановительных реакциях.
Источником витамина В5 для человека служат: хлеб, мясо, рыба, печень и почки животных и многие другие продукты. Установлено, что некоторое количество никотиновой кислоты синтезируется в организме человека и животных из триптофана при участии витамина В6 (пиридоксина).
Никотиновая кислота при нагревании с раствором ацетата меди образует синий осадок плохо растворимой медной соли.
ХОД РАБОТЫ. В пробирку вносят на кончике скальпеля порошок никотиновой кислоты и приливают 1 мл раствора с массовой долей уксусной кислоты 10 %. Содержимое пробирки нагревают до кипения (никотиновая кислота должна раствориться) и к горячему раствору добавляют 1 мл раствора с массовой долей ацетата меди 5 %. При постепенном охлаждении раствора выпадает синий осадок медной соли никотиновой кислоты. Результаты проделанных с витаминами опытов записывают и делают выводы.
РЕАКТИВЫ. Никотиновая кислота (порошок); растворы с массовыми долями: уксусной кислоты 10 %, ацетата меди 5 %; вода дистиллированная.
^
Витамин С существует в окисленной (L–дегидроаскорбиновая кислота) и восстановленной (L–аскорбиновая кислота) формах. Несмотря на это, его называют аскорбиновой кислотой. Обе формы витамина С обладают биологической активностью, участвуют в ферментативных окислительно-восстановительных реакциях, в частности, в окислении молочной, лимонной и других оксикислот; в гидроксилировании остатков пролина и лизина в молекуле проколлагена с образованием гидроксипролина и гидроксилизина в молекулах коллагена и эластина. Биохимическая функция аскорбиновой кислоты окончательно не известна.
Человек, приматы и морские свинки не способны синтезировать аскорбиновую кислоту и должны получать ее с пищей. Большинство других видов животных и, вероятно, все растения могут синтезировать это соединение из глюкозы. Микроорганизмы не содержат аскорбиновой кислоты и не нуждаются в ней.
Источником витамина С для человека служат самые разнообразные продукты растительного происхождения. Особенно много ее содержат черная смородина, плоды шиповника, хвоя ели и сосны, капуста, картофель, облепиха, рябина, красный перец, лимоны, черемша и др.
Определение витамина С основано на его способности легко вступать в окислительно-восстановительные реакции, восстанавливать, например, метиленовую синь, 2,6-дихлофенолиндофенол натрия (краску Тильманса), гексациано-(III)-феррат калия, нитрат серебра, йод и др.
ХОД РАБОТЫ. В три пробирки вносят по 10 капель дистиллированной воды и по 3 капли: в первую и третью – раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола (индофенолового реактива), во вторую – раствора Люголя. Затем в первую пробирку добавляют 5 капель вытяжки хвои, во вторую – 5 капель 0,5% раствора аскорбиновой кислоты, в третью – воды (контроль). В пробирках с вытяжкой хвои и аскорбиновой кислоты растворы индофенолового реактива и Люголя обесцвечиваются.
РЕАКТИВЫ. Раствор 2,6-дихлорфенолиндофенола натрия (краска Тильманса или индофеноловый реактив): в мерную колбу на 500 мл вносят 150 мг 2,6-дихлорфенолиндофенола натрия и 200-300 мл воды, энергично встряхивают до растворения реактива, объем доводят до метки водой, перемешивают и фильтруют через бумажный фильтр в сухую склянку из темного стекла. Раствор хранят в холодильнике не более трех суток; раствор Люголя; растворы с массовыми долями 2 % соляной кислоты и 0,5 % аскорбиновой кислоты.
|
