Превращения моно и дисахаридов - раздел Химия, ПИЩЕВАЯ ХИМИЯ
Дыхание Это Экзотермический Процесс Фермента...
Дыхание это экзотермический процесс ферментативного окисления моносахаридов до воды и диоксида углерода:
С6 Н12 О6 + 6О2 → 6СО2 ↑ + 6Н2 О + 672 ккал
глюкоза (фруктоза)
Дыхание является важнейшим источником энергии для человека. Для осуществления процесса дыхания необходимо большое количество кислорода.
При недостатке кислорода или его отсутствии происходит процесс брожения моносахаридов. Существует несколько видов брожения, в которых принимают участие различные микроорганизмы.
Спиртовое брожение осуществляется при участии ферментов дрожжей по следующей схеме:
Дрожжи (ферменты)
С6 Н12 О6 → 2СО2 ↑ + 2С2 Н5 ОН+ 57 ккал
глюкоза (фруктоза)
В результате реакции спиртового брожения, под действием комплекса ферментов дрожжей, образуется две молекулы этилового спирта и две молекулы диоксида углерода. Моносахариды сбраживаются дрожжами с различной скоростью. Наиболее легко сбраживается глюкоза и фруктоза, труднее манноза, практически не сбраживается галактоза – основной углевод молока. Пентозы дрожжами не сбраживаются. Наряду с моносахаридами глюкоза и фруктоза, дрожжи могут сбраживать дисахариды мальтоза исахароза, так как дрожжи обладают ферментами, способными разложить молекулы этих двух дисахаридов до глюкозы и фруктозы (ά -гликозидаза и β-фруктофуранозидаза). Спиртовое брожение играет важную роль в процессе производства пива, спирта, вина, кваса, в хлебопечении. Наряду с главными продуктами брожения – этиловым спиртом и диоксидом углерода, при спиртовом брожении образуются побочные и вторичные продукты брожения: глицерин, уксусный альдегид, уксусная кислота, изоамиловый и другие высшие спирты. Эти продукты влияют на органолептические свойства продуктов, часто ухудшают их качество.
Молочнокислое брожение осуществляется при участии ферментов молочнокислых бактерий:
молочнокислые
бактерии (ферменты)
С6 Н12 О6 → 2СН3 − СН (ОН) − СООН +52 ккал
глюкоза (фруктоза)
В результате реакции молочнокислого брожения под действием комплекса ферментов образуется две молекулы молочной кислоты. Молочнокислое брожение играет важную роль в процессе производства кисломолочных продуктов, кваса, квашении капусты.
Маслянокислое брожение осуществляется при участии ферментов маслянокислых бактерий:
маслянокислые
бактерии (ферменты)
С6Н12О6 → СН3 − СН2 − СН2 − СООН + 2СО2 ↑ +2 Н2 ↑
Моносахариды
В результате реакции маслянокислого брожения образуется молекула масляной кислоты две молекулы диоксида углерода и водород. Этот процесс происходит на дне болот при разложении растительных остатков, а также при возникновении инфекции маслянокислыми микроорганизмами в процессе производства продуктов питания.
Лимоннокислое брожение осуществляется при участии ферментов плесневого гриба Aspergillus niger:
ОН
плесневый гриб (ферменты) |
С6 Н12 О6 + [О] → СООН − СН2 − С − СН2 − СООН
глюкоза (фруктоза) |
СООН
В результате реакции лимоннокислого брожения образуется молекула лимонной кислоты. В основе этой реакции лежит процесс получения лимонной кислоты.
Карамелизация. Реакция карамелизации осуществляется при нагреве свыше 100 °С растворов глюкозы, фруктозы, сахарозы. При этом происходят различные превращения углеводов. При нагревании сахарозы в слабокислой среде происходит частичный гидролиз (инверсия) с образованием глюкозы и фруктозы. От молекул глюкозы и фруктозы при нагревании может отщепляться три молекулы воды, происходит дегидратация с образованием оксиметилфурфурола, дальнейшее разрушение которого приводит к разрушению углеродного скелета и образованию муравьиной и левулиновой кислот. Оксиметилфурфурол образуется при нагревании растворов углеводов низкой концентрации – 10 - 30 %, это вещество имеет коричневый цвет и специфический запах пропеченной корочки хлеба.
На первом этапе реакции карамелизации от молекулы сахарозы отщепляется две молекулы воды. Образуется карамелан, состоящий из ангидроколец, содержащих в кольце двойные связи (дигидрофуран, циклогексанолон и другие соединения), которые имеют коричневый цвет. На втором этапе отщепляется три молекулы воды и образуется карамелен, имеющий темнокоричневый цвет. На третьем этапе происходит конденсация молекул сахарозы и образуется карамелин, имеющий темнокоричневый цвет, плохо растворимый в воде. Карамелизация сахарозы осуществляется при содержании сахарозы 70 - 80 %.
Схема превращения дисахаридов при нагревании:
70-80 %
ДИСАХАРИДЫ → КАРАМЕЛАН → КАРАМЕЛЕН → КАРАМЕЛИН
Схема превращения моносахаридов при нагревании:
10-30 %
ГЛЮКОЗА, ФРУКТОЗА → АНГИДРИДЫ → ОКСИМЕТИЛФУРФУРОЛ
↓
МУРАВЬИНАЯ КИСЛОТА,
ЛЕВУЛИНОВАЯ КИСЛОТА
Меланоидинообразование или реакция Майяра. Реакция взаимодействия восстанавливающих дисахаридов и моносахаридов с аминокислотами, пептидами, белками. В результате взаимодействия карбонильной (альдегидной или кетонной) группы углеводов и аминогруппы белков и аминокислот происходят многостадийные превращения продуктов реакции с образованием глюкозоамина, который подвергается перегруппировке по Амадори и Хейтсу, затем образуются меланоидиновые пигменты, имеющие темно-коричневый цвет, специфический вкус и запах. Реакция меланоидинообразования является основной причиной неферментативного потемнения пищевых продуктов. Такое потемнение происходит при выпечке хлеба, при сушке солода, при кипячении сусла с хмелем в производстве пива, при сушке фруктов. Скорость реакции зависит от состава взаимодействующих продуктов, рН среды, температуры, влажности. В результате реакции меланоидинообразования снижается содержание углеводов и аминокислот, в том числе и незаманимых, на 25 %, что приводит и к изменению качества готового продукта, снижению его пищевой и энергетической ценности. Имеются сведения, что продукты реакции меланоидинообразования обладают андиоксидантными свойствами, снижают усвоение белков.
Схема взаимодействия восстанавливающих дисахаридов и моносахаридов с аминокислотами в упрощенном виде:
УГЛЕВОД + АМИНОКИСЛОТА → ГЛЮКОЗОАМИН →
→ МЕЛАНОИДИНЫ
Все темы данного раздела:
Химия пищеварения
Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме веществ, входящих в состав пищи называется пищеварением. Питание включает последовательные процессы поступления, перевариван
Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ.
3. Режим питания. Соблюдение определенного времени и числа приемов пищи, рациональное распределение пищи при каждом приеме.
Баланс энергии. Энергия, котор
Определение энергетической и пищевой ценности продуктов питания
На основании норм потребности человека в основных пищевых веществах и данных о химическом составе пищевых продуктов можно рассчитать пищевую ценность продукта, а также составить индивидуальный раци
Неферментативные превращения белков
Белки находят применение в производстве пищевых продуктов не только как питательные ингредиенты, они обладают специфическими свойствами – функциональными свойствами, которые обеспеч
Ферментативный гидролиз белков
Гидролиз белков осуществляют протеолитические ферменты. Большое разнообразие протеолитических ферментов связано со специфичностью их воздействия на белок. Место при
Пищевая ценность белков
Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава по содержанию незаменимых аминокислот. В эту группу входят аминокислоты, которые не синтезирую
САХАРОЗА
В состав трегалозы входит α -D-глюкопираноза связь 1,1. Трегалоза входит в состав углеводов грибов и редко встречается среди растений.
Полисахариды второго пор
КРАХМАЛ
Целлюлоза или клетчатка состоит из остатков ß-D-глюкопиранозы связь 1,4. Целлюлоза является распространенным растительным полисахаридом, входит в состав древе
Ферментативный гидролиз полисахаридов
Гидролиз крахмала осуществляют амилолитические ферменты. Фермент α-амилаза гидролизует крахмал действуя хаотично, разрывает 1,4 связь с образ
Пищевая ценность углеводов
Одна из важнейших функций низкомолекулярных углеводов это придание сладкого вкуса продуктам питания. В таблице 3.1 приведена характеристика относительной сладости различных углеводо
Превращения липидов
Превращения липидов можно разделить на реакции, протекающие с участием сложноэфирных групп, и с участием радикалов углеводородов.
Гидролиз липидов. Различают три варианта
Пищевая ценность липидов
Пищевые жиры и масла являются обязательным компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком необходимых веществ, таких как: ненасыщенные жирные кисло
ТЕМА 5 ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ
Продукты питания содержат различные органические кислоты, которые объединяют в группу пищевых кислот. Пищевые кислоты накапливаются в растительном сырье в результате биохимических п
Водорастворимые витамины
Витамин С или аскорбиновая кислота. В химическом отношении представляет собой γ - лактон - 2,3 дегидро – 4 - гулоновой кислоты.
Антицинготный фактор. Уч
Жирорастворимые витамины
Витамин А (ретинол). Витамин является непредельным одноатомным спиртом, участвует в биохимических процессах, связанных с деятельностью мембран клеток, влияет на рост костей,
Витаминоподобные соединения
Витаминоподобные вещества являются веществами в повышенной биологической активностью. Они выполняют в организме человека разнообразные функции. Парааминобензойная кислота является ф
Витаминизация продуктов питания
Недостаточное поступление витаминов с пищей приводит к их дефициту в организме и развитию болезни витаминной недостаточности. Различают две степени витаминной недостаточности: авитаминоз и гиповита
Макроэлементы
Кальций. Содержится в организме человека в большем количестве, чем другие минеральные вещества, в среднем он составляет 1,5 – 2,0 % массы тела. Основная масса его (99 %) нах
Микроэлементы
Железо. В организме содержится 3 - 4 г железа, около 73 % из них входит в состав гемоглобина. Железо входит в состав окислительных ферментов и обеспечивает перенос кислорода
Дубильные вещества.
8.2 Соединения группы С6 - С1
В эту группу входят разнообразные представители производных оксибензойной кислоты: п - оксибенз
Дубильные вещества.
По составу дубильные вещества подразделяются на: гидролизующиеся и конденсированные.
Гидролизующиеся дубильные вещества состоят из галлово
Значение влаги в пищевых продуктах
Вода – важная составляющая пищевых продуктов. Она не является питательным веществом, но вода жизненно необходима как стабилизатор температуры тела, переносчик питательных веществ, реагент и реакцио
Свободная и связанная влага в продуктах
Обеспечение устойчивости при хранении продуктов определяется в большой мере соотношением свободной и связанной влаги.
Свободная влага – это влага не связанная полимеро
Методы определения влаги в пищевых продуктах
На пищевых предприятиях обычно контролируется массовая доля влаги в сырье т продуктах, независимо от формы ее связи, то есть определяется влажность. Влажность выражается в процентах
Свойства ферментов
Ферменты являются биологическими катализаторами белковой природы. Ферменты способны значительно (в десятки тысяч раз) повышать скорость различных реакций, в том числе и биохимически
Применение ферментов в пищевых технологиях
В процессах хранения сырья, его переработки в продукты питания и при хранении готовых продуктов происходят многочисленные изменения, связанные с действием различных ферментов. Чаще всего эти измене
Безопасность продуктов питания
Проблема безопасности продуктов питания комплексная, сложная, требующая усилий со стороны ученых и производителей пищевых продуктов. Актуальность проблемы безопасности продуктов пит
Источники загрязнения пищевых продуктов
Основные пути загрязнения продуктов питания:
- использование некачественных или неразрешенных к применению пищевых добавок;
- применение нетрадици
Создание здоровых продуктов питания
Концепция здорового (функционального) питания представляет собой комплекс мероприятий по улучшению состава пищевых продуктов. «Физиологически функциональные пищевые продукты» или сокращенно функцио
Определение белка в зерне по методу Кьельдаля
Необходимые реактивы и посуда:
33 % раствор ΝаОН, катализатор для сжигания белка, содержащий селен, концентрированная серная кислота, смешанный индикатор для ти
Определение аминного азота медным способом
Необходимые реактивы и посуда:
Суспензия фосфата меди, состоящая из смеси хлорида меди (27,3 г соли растворяют в 1 дм³ воды), трехзамещенного фосфата натрия (64
Определение танинового показателя
Необходимые реактивы и посуда:
10 % раствор серной кислоты; 1,6 % раствор танина свежеприготовленный.
Фотоэлектрокалориметр. Мерная колба вместимостью 50 см³, конич
Определение крахмала в зерновом сырье по методу Эверса
Необходимые реактивы и посуда:
1,124 % раствор соляной кислоты, 10 % раствор молибдата аммония.
Водяная баня, электроплита, поляриметр, поляризационная труб
Определение мальтозы
Необходимые реактивы и посуда:
0,1 М раствор йода, 0,01 М раствор тиосульфата натрия, 1 М раствор серной кислоты, 1 М раствор NаОН, индикатор -1 % раствор крахмала.
Определение аскорбиновой кислоты йодометрическим методом
Необходимые реактивы и посуда:
2 % раствор соляной кислоты, 1 % раствор йодида калия (KJ), 0,5 % раствор крахмала, 0,001 М раствор иодата калия (KJO3)
Реактивы д
Исследование влияния различных факторов на сохранность витамина С
Необходимые реактивы и посуда:
2 % раствор соляной кислоты, 1 % раствор йодида калия (KJ), 0,5 % раствор крахмала, 0,001 М раствор иодата калия (KJO3)
Реактив
Анализ результатов работы
Результаты исследования сводятся в таблице 3.1. По результатам исследования делают вывод о содержании витамина С в исследуемых объектах и сохранности витамина С при использовании различных факторов
Определение рутина
Необходимые реактивы и посуда:
Реактивы и посуда аналогичны определению фенольных веществ см. раздел 4.1.
Расход вина, сока 1см³ на один анализ.
Метод определения лейкоантоцианов в вине, соках
Необходимые реактивы и посуда:
Лецкоантоцианидиновый реактив (смесь н-бутилового спирта и концентрированной соляной кислоты в соотношении 3:1 и катализатор FeSO4·7Н2
Определение полифенолов в пиве и сусле
Необходимые реактивы и посуда:
Раствор карбоксиметилцеллюлозы (в миксер вносят 10 г чистой натриевой соли КМЦ, 2 г ЕДТА – этилендиаминтетраацетат динатриевая соль, 500 см³ дист
Определение антоцианогенов в пиве и сусле методом Штайнера и Штокера ( в модификации Пфеффера )
Н-бутанол, соляная кислота, содержащая 0,001 % железа (154 мг FeSO4·7Н2О растворяют в 100 см4 концентрированной соляной кислоты, к 10 см³ этого раствора добавл
Определение железа с ортофенантролином
Необходимые реактивы и посуда:
Основной раствор железа (соль Мора) с массовой концентрацией 1 г/дм³ (0,702 г соли мора FeSO4· (NH4)2SO4
Определение железа с калием железосинеродистым
Необходимые реактивы и посуда:
10 % раствор соляной кислоты, перекись водорода, калий железистосинеродистый (желтая кровяная соль) свежеприготовленный 1% раствор, основной стандартн
Определение амилолитической активности солода
Необходимые реактивы и посуда:
1 М раствор NаОН, 1,0 М раствор йода, 1 М раствор серной кислоты, 0,1 М раствор тиосульфата натрия, 2 % буферный раствор крахмала, аце
Определение амилолитической способности (АС) ферментных препаратов
Необходимые реактивы и посуда:
0,1 М раствор уксусной кислоты, 0,1 М раствор ацетата натрия, ацетатный буферный раствор (смешивают равные объемы 0,1 М растворов уксу
Теоретические положения
Пищевые продукты в организме человека выполняют три основные функции:
- снабжение материалом для построения тканей человека;
- обеспечение энергией, необходимой дл
Порядок выполнения работы
Студент получает у преподавателя задание для выполнения работы, в котором указывается наименования пищевого сырья или готового продукта. Из справочной литературы или таблиц 7.2, 7.3
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Нечаев А.П. Пищевые добавки./ А.П. Нечаев, А.А. Кочеткова, А.П. Зайцев. - М.:, Колос, 2002.-256 с.
2. Пищевая химия. / Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др
Новости и инфо для студентов