Как же классифицируют ферменты?
В 1961 г. Была предложена систематическая номенклатура, согласно которой ферменты были поделены на шесть групп в соответствии с общим типом реакции, которую они катализируют. Каждый фермент при этом получил систематическое название, точно описывающее катализируемую им реакцию. Однако эти названия оказались очень длинными и сложными, поэтому каждому ферменту было присвоено тривиальное, рабочее название. В большинстве случаев оно состоит из названия вещества, на которое действует фермент, указания на тип катализируемой реакции и окончания – аза.
Классификация ферментов.
| Классы ферментов | Катализируемая реакция | Примеры ферментов или их групп (даны тривиальные названия) |
| Оксидоредуктазы | Перенос атомов водорода или электронов от одного вещества к другому | Дегидрогеназа, оксидаза |
| Трансферазы | Перенос определённой группы атомов – метильной, ацильной, фосфатной или аминогруппы – от одного вещества к другому | Трансаминаза, киназа |
| Гидролазы | Реакции гидролиза | Липаза, амилаза, пептидаза |
| Лиазы | Негидролитическое присоединение к субстрату или отщепление от него группы атомов | Декарбоксилаза, фумараза, альдолаза |
| Изомеразы | Внутримолекулярная перестройка | Изомераза, мутаза |
| лигазы | Соединение двух молекул в результате образования новых связей | Синтетаза |
Значение ферментов невозможно переоценить. Только в человеческом организме ежесекундно происходят тысячи и тысячи ферментативных химических реакций. Ферменты играют немаловажную роль и в проведении многих технологических процессов, например, в процессах приготовления пищи, в производстве пищевых продуктов и напитков, фармацевтических препаратов, моющих средств, текстиля, кожи и бумаги.
Некоторые примеры использования ферментов в промышленности
| Фермент | Промышленность | Использование | |
| Амилазы (расщепляют крахмал) | Пивоваренная | Осахаривание содержащегося в солоде крахмала | |
| Текстильная | Удаление крахмала, наносимого на нити во время шлихтования | ||
| Хлебопекарная | Крахмал - глюкоза. Дрожжевые клетки, сбраживая глюкозу, образуют углекислый газ, пузырьки которого разрыхляют тесто и придают хлебу пористую структуру. Хлеб лучше подрумянивается и дольше не черствеет. | ||
| Протеазы (расщепляют белки) | Папаин | Пивоваренная | Этапы процесса пивоварения, регулирующие качество пены |
| Мясная | Умягчение мяса. Этот фермент довольно устойчив к повышению температуры и при нагревании мяса какое-то время продолжает действовать. Потом он, конечно, инактивируется | ||
| Фармацевтическая | Добавки к зубным пастам для удаления зубного налёта | ||
| Фицин | Фотография | Смывание желатина с использованной плёнки для того, чтобы извлечь находящееся в нём серебро | |
| Пепсин | Пищевая | Производство «готовых» каш | |
| Фармацевтическая | Препараты, способствующие пищеварению | ||
| Реннин | Сыроделие | Свёртывание молока | |
| Бактериальные протеазы | Стирка белья | Стиральные порошки с ферментными добавками | |
| Кожевенная | Отделение волоса – способ, при котором не повреждается ни волос, ни шкура | ||
| Текстильная | Извлечение шерсти из обрывков овечьих шкур | ||
| Пищевая | Получение белковых гидролизатов | ||
| Глюкозооксидаза | Пищевая | Удаление глюкозы или кислорода | |
| Каталаза | Пищевая | Удаление пероксида водорода | |
| Резиновая | Получение (из пероксида водорода) кислорода, необходимого для превращения латекса в в губчатую резину | ||
| Целлюлазы | Пищевая | Осветление фруктовых соков | |
| Пектиназы |
Контрольные вопросы.
1. Что такое ферменты? Какова их химическая природа?
2. Чем отчается действие ферментов от действия неорганических катализаторов?
3. Перечислите факторы, которые влияют на скорость ферментативной реакции?
4. При какой температуре ферменты проявляют наибольшую активность: 26, 360, 560С?
5. Как классифицируют ферменты и как образуются их тривиальные названия?
6. Назовите области применения ферментов в промышленности.
Задачи.
1. Лимонную кислоту в промышленности получают при микробиологическом (ферментативном) брожении раствора глюкозы согласно уравнению
2С6Н12О6 + 3О2 → 2С6Н8О7 + 4Н2О
лимонная кислота
Сколько килограммов лимонной кислоты при выходе 62% от теоретически возможного можно получить из 520кг 15% раствора глюкозы?
Тема 10. «Составление рационального питания»
План.
1. Основные принципы рационального питания.
2. Первый принцип – баланс энергии.
3. Второй принцип – количество и соотношение пищевых продуктов.
4. Третий принцип – режим питания.
Под рациональным питанием понимают соблюдение трёх основных принципов питания:
1. Равновесие между поступающей с пищей энергией и энергией, расходуемой человеком во время жизнедеятельности, иначе говоря, баланс энергии.
2. Удовлетворение потребности организма человека в определённом количестве и соотношении пищевых веществ.
3. Соблюдение режима питания(определённое время приёма пищи и определённое количество пищи при каждом приёме).
Соблюдая эти принципы, необходимо иметь в виду два обязательных условия:
Ø рациональная кулинарная обработка продуктов, максимально сохраняющая пищевые вещества;
Ø соблюдение санитарно-гигиенических правил приготовления и хранения пищи.
Первый принцип рационального питания – баланс энергии. Вся необходимая организму человека энергия поступает из пищи. Большая часть продуктов (углеводы, жиры) превращается в тепло (энергию), углекислый газ и воду. Белки сгорают в организме не полностью.
В настоящее время считается, что 1 г белков пиши даёт 4 ккал, 1 г жиров – 9, а 1 г углеводов – 4 ккал.
Т.о., зная химический состав пищи, легко подсчитать, сколько энергетического материала получает человек в сутки. В нашей стране выпущены специальные таблицы химического состава основных пищевых продуктов, по которым можно рассчитать калорийность любого блюда, любого меню, любой диеты.
| Продукт | Энергетическая ценность, ккал |
| Хлеб ржаной | |
| Хлеб пшеничный | |
| Сахар | |
| Яблоки | |
| Борщ | |
| Котлеты говяжьи |
Закон сохранения энергии является абсолютным, он действует и в живом организме.
При кратковременном недостатке калорийной пищи организм частично расходует запасные вещества, главным образом жир и углеводы. При длительном недостатке энергетически ценной пищи организмом расходуются не только резервные углеводы и жиры, но и белки, что в первую очередь ведёт к уменьшению массы скелетных мышц. В результате происходит ослабление организма.
Однако при длительном избыточном потреблении калорийной пищи часть жиров и углеводов не используется организмом непосредственно, а откладывается в виде подкожного жира в жировых клетках. Следствием этого являются увеличение массы тела, а затем и ожирение.
Следовательно, необходима «золотая середина». Специалисты установили, что имеются три пути энергозатрат в организме:
- основной обмен (минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя);
- специфическое динамическое действие пищи (энергия расходуется на переваривание пищи);
- мышечная деятельность (физическая деятельность оказывает влияние на на величину обмена энергии).
Следовательно, для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека нужно создать относительное равновесие между энергией, которую человек получает с пищей, и энергией, которую он расходует.
Удовлетворение потребности в основных пищевых веществах. Население земного шара использует в пищу тысячи разнообразных продуктов, и ещё большим разнообразием отличаются блюда, приготовленные из них. При этом всё многообразие продуктов питания складывается из различных комбинаций пищевых веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды. Белки, жиры и углеводы выполняют преимущественно роль поставщиков энергии, тогда как жиры и особенно белки кроме снабжения организма энергией являются ещё и необходимым материалом для пластических целей, т.е. для постоянно протекающих процессов обновления клеточных и субклеточных структур.
К настоящему времени выяснено, что оптимальным в рационе практически здорового человека является соотношение белков, жиров и углеводов, близкое к 1 к 1,2 к 4. Это соотношение наиболее благоприятно для максимального удовлетворения как пластических, так и энергетических потребностей организма человека.
Однако сами по себе белки, жиры и углеводы имеют разный состав. Белок. Который содержал бы все незаменимые и заменимые аминокислоты в оптимальном соотношении в природе не встречается. Однако белки животного происхождения. Содержащиеся в мясе, рыбе, птице, яйцах, молоке и молочных продуктах, считаются полноценными, потому что незаменимых кислот в них столько же как в идеальном белке. В повседневной жизни человек использует смесь белков.
Весьма важное значение имеют растительные жиры, так они содержат в большом количестве полиненасыщенные жирные кислоты, а также фосфолипиды, необходимые для обновления клеток и внутриклеточных структур. Желательно, чтобы растительные жиры составляли в пищевом рационе человека не менее 30% общего количества жиров.
Углеводная часть пищевого рациона человека (365-400 г)состоит преимущественно из крахмала, но включает целлюлозу, моно и дисахариды. Потребление сахара и кондитерских изделий неуклонно возрастает, что становится опасным для здоровья, так как сахароза быстро расщепляется в желудочно-кишечном тракте до глюкозы и фруктозы, которые легко всасываются в кровь секрецию инсулина.
В рацион взрослого человека обязательно должны входить так называемые пищевые волокна и прежде всего такие растительные волокна, как пектин и клетчатка. Растительные волокна улучшают моторную функцию желудочно-кишечного тракта, способствуют ликвидации застойных явлений в кишечнике.
Велика потребность человека в витаминах.
Обычный набор пищевых продуктов, включающий достаточное количество овощей, фруктов, хлеба и молока, как правило, удовлетворяет потребности организма человека во всех необходимых ему минеральных веществах.
Потребность в пищевых веществах в различные периоды жизни. Питание человека существенно меняется в различные периоды жизни, что связано с изменениями физиологических функций и обмена веществ в организме.
Разнообразие пищи – залог здоровья. В природе не существуют продукты, которые содержали бы все необходимые человеку компоненты. Поэтому только комбинация разных продуктов лучше всего обеспечивает организму доставку с пищей необходимых ему пищевых веществ.
Режим приёма пищи. У многих людей режим питания регулируется аппетитом. В основу режима питания положены четыре основных принципа:
ü регулярность питания, т.е. приёмы пищи в одно и тоже время суток;
ü дробность питания в течении суток;
ü максимальное соблюдение рационального питания при каждом приёме пищи;
ü наиболее физиологическое распределение количества пищи по её приёмам в течение дня.
Контрольные вопросы
1. Что понимают под рациональным питанием?
2.Сформулируйте своё понимание баланса энергии.
3.Что вы понимаете под количеством и соотношением пищевых продуктов?
4.Ваш режим питания.
Тема 11. «Пищевые добавки»
План.
1. Вещества, улучшающие внешний вид продукта.
2. Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов.
3. Природные токсиканты и загрязнители.
В пищевой промышленности применяется большая группа веществ, объединяемая общим термином пищевые добавки. В большинстве случаев под этим понятием объединяют группу веществ природного происхождения или получаемых искусственным путём, использование которых необходимо для усовершенствования технологии, получения продуктов специального назначения, сохранения требуемых или придания новых, необходимых свойств, повышения стабильности и улучшения органолептических свойств пищевых продуктов.
Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они, даже при длительном использовании, не угрожают здоровью человека. Обычно пищевые добавки разделяют на несколько групп: вещества, улучшающие внешний вид продуктов,; вещества, изменяющие консистенцию; ароматизаторы; подслащивающие вещества и вкусовые добавки; вещества, повышающие сохранность продуктов питания и увеличивающие сроки их хранения.