Шляхи обміну речовин у мікроорганізмів. Засвоєння вуглеводів мікроорганізмами
ТЕМА 5
ПЕКТИНИ ХАРЧОВОЇ СИРОВИНИ
Некрохмалисті полісахариди. Класифікація. Властивості
Пектини -група високомолекулярних полісахаридів, що входять до складу клітинних стінок і міжклітинних утворень рослин поряд з клітковиною, геміклітковиною, лігніном. Містяться також у клітинному соку. Найбільша кількість пектинових речовин знаходиться в плодах і коренеплодах. Отримують пектини з яблучних вичавок, буряків, кошиків соняшнику, цитрусових. Розрізняють нерозчинні пектини (протопектини), які входять до складу первинної клітинної стінки і міжклітинної речовини, і розчинні, що містяться в клітинному соку.
При дозріванні і зберіганні плодів нерозчинні форми пектину переходять в розчинні, з цим пов'язано розм'якшення плодів при дозріванні і зберіганні. Перехід нерозчинних форм пектину в розчинні відбувається при тепловій обробці рослинних продуктів. Пектинові речовини здатні утворювати гелі в присутності кислоти і цукру, на чому грунтується використання пектину як гелеутворюючої речовини для виробництва мармеладу, пастили, желе і джемів, а також в хлібовипіканні, сироварінні.
Гідроліз пектинових речовин має місце під дією пектолітичних ферментів.
Пектинестераза гідролізує естерні зв'язки в пектиновій кислоті і пектині і відщеплює метиловий спирт.
Полігалактуроназа здійснює гідролітичне розщеплення α-1,4-глікозидних зв'язків в ланцюзі пектинових речовин і за своєю дією на пектинові речовини поділяється на ендо- і екзоферменти.
Протопектиназа – це фермент, що діє на протопектин.
У сирих овочах клітини рослинної тканини зв’язані між собою протопектином, який при тепловій обробці переходить у розчинну речовину – пектин. При цьому зв’язок між клітинами послаблюється й овочі розм’якшуються. Тривалість теплової обробки овочів залежить від стійкості протопектину, а також навколишнього середовища. Так, наприклад, у кислому середовищі і середовищі з великою кількістю солей кальцію перехід протопектину в пектин сповільнюється і овочі погано розм’якшуються. Тому овочі краще варити у м’якій воді, яка містить незначну кількість солей кальцію.
Пектинові речовини – ця назва походить від грецького «пектос» - гельованний, такий що застигає. Завдяки властивості утворювати гелеподібні продукти використовується під час виробництва кондитерських виробів, фруктових желе, мармеладу, джемів. Пектин входить до групи харчових волокон, має детоксикуючі властивості - дуже цікаву фізіологічну особливість — набухати, зв’язувати іони важких металів, радіонуклідів і виводити їх з організму. Ці властивості пектинів надають можливість використовувати їх як цінну добавку під час виробництва харчових продуктів лікувально-профілактичного призначення. Профілактична норма пектину для пересічного мешканця України повинна становити 2—4 г на добу, а в важких умовах забруднення — до 10 г.
Камеді - це речовини або суміші речовин вуглеводного характеру. Фруктові дерева у місці пошкодження кори виділяють камбіальний сік, з якого під дією світла, повітря та бактерій утворюються клеєподібні речовини — камеді. Камеді при розчиненні у воді утворюють дуже в'язкі та клейкі розчини; камеді тропічної акації — гуміарабік — застосовують як клей, згущувачі, стабілізатори, гелеутворюючі речовини.
Слизи - мають рослинне, тваринне та мікробіологічне походження. У воді легко утворюють в’язкі розчини. Слизи рослин — це клеєподібні речовини, що містяться у насінні злаків, бобових, масляних та інших рослин. За хімічним складом та будовою нагадують камеді. Багато слизів містять зерна жита та льону, звідки їх екстрагують водою. Слизи дуже набухають у воді і утворюють в'язкі розчини. Слиз овочевих рослин — гідрофільні полісахариди, які накопичуються в насінні, корінцях та інших продуктових органах у слизових ходах. За хімічним складом нейтральний слиз подібний до геміклітковини, а кислий — до камеді. Слиз відіграє важливу роль під час набухання та проростання насіння. Наприклад, уже через декілька годин посіяне насіння кавуна покривається слизовою оболонкою і для такої насінини уже не страшні різкі перепади вологості ґрунту. Найбільшим шаром слизу покривається насіння базиліку, льону та подорожнику, що навіть перешкоджає висіванню намоченого насіння. Овочеві рослини з великою кількістю слизу дуже корисні для приготування дієтичних страв, які лікують гастрити та виразки шлунку. Такі овочі дає бамія (окра, гомбо) з родини “Мальвові”. Великі слизисті оболонки навколо насіння утворює кавун слизистонасінний та момордіка.
Глікозиди:(від грец. γλυκύς- солодкий та είδο - вигляд) - продукти конденсації циклічних форм вуглеводів (моно- або олігосахаридів) та компонента невуглеводної природи (аглікону), яким можуть бути стероїди, феноли або алкалоїди. Специфічна дія глікозиду зумовлена типом аглікону. Це здебільшого кристалічні сполуки, майже завжди гіркі на смак, мають специфічий запах. Особливо багаті на глікозиди рослини, але виявлені вони і в opганізмах тварин. Глікозиди беруть участь у процесах обміну речовин.
Найважливіші глікозиди:
амігдалін, який міститься в листках і кісточках гіркого мигдалю, абрикосів, персиків, слив;
синігрин - міститься у гірчиці та хроні;
соланін - у картоплі,
антоціани — це барвні речовини рослин.
До групи глікозидів в організмі тварин і людини належать цереброзиди мозку і нуклеозиди. Деякі глікозиди (стрептоміцин, азонін, строфантин) застосовують у медицині.
Загальну кількість харчових волокон (лігнін + полісахариди, які засвоюються) визначають гравіметрично. Спочатку розщеплюють рохмаль та білки за допомогою ферментів, імітуючи розщеплення їх у кишково-шлунковому тракті людини (α-амілаза, пепсин, панкреатин), розчинні харчові волокна осаджують спиртом, фільтрують, осад зважують.
Метод визначення пектину ґрунтується на його вилученні із харчового продукту (екстракція з наступним кип’ятінням), осадженні (хлоридом кальцію) та зважуванні. Крім зважування можна також визначати комплексометрично з трилоном Б і за отриманими даними розраховувати вміст пектину.
Шляхи обміну речовин у мікроорганізмів. Засвоєння вуглеводів мікроорганізмами
При порівняно бідних морфологічних ознаках мікроорганізми відрізняються великою різноманітністю здійснюваних ними у природі перетворень речовин. Мікроорганізми в сукупності з іншими групами мікроорганізмів виконують колосальну хімічну роботу. За їх участі відбувається розкладання складних органічних речовин - рослинних і тваринних залишків - до простих мінеральних сполук: вуглекислоти, аміаку, нітратів, сульфатів і інших, - які знову асимілюються рослинами, а потім надходять в організм тварини. Таким чином, на Землі здійснюється в колосальному масштабі кругообіг життєво необхідних елементів: вуглецю, азоту, сірки, фосфору, заліза та інших і мікроорганізми є найважливішою ланкою в цьому процесі.
Перетворюючи різні сполуки, мікроорганізми отримують необхідну для їх життєдіяльності енергію і поживні речовини. Процеси обміну речовин, способи добування енергії та потреби в матеріалах для побудови речовин свого тіла у бактерій надзвичайно різноманітні.
Одні з бактерій потребують готових органічних речовинах - амінокислот, вуглеводів, вітамінів, - які повинні бути присутніми в середовищі, тому що самі не можуть їх синтезувати. Такі мікроорганізми називаються гетеротрофами. Інші мікроорганізми всі потреби в вуглеці, необхідному для синтезу органічних речовин тіла, задовольняють виключно за рахунок вуглекислоти. Вони називаються автотрофами.
За своїм потребам гетеротрофи дуже різноманітні: деякі з них мають потребу у великому наборі амінокислот, вітамінів, вуглеводів і т. д.; інші вимагають наявності в середовищі лише невеликого числа готових амінокислот, потреби у вітамінах у них можуть бути обмежені. Є й такі форми, які можуть самі синтезувати всі речовини: білки, цукри, жири і т. д., якщо в середовищі, де відбувається їх розвиток, є всього одне або декілька простих органічних сполук. Такі гетеротрофні організми ближче стоять до автотрофів.
Кожен організм для підтримки життя та здійснення процесів, сукупність яких становить обмін речовин, потребує постійного і безперервного притоку енергії. Гетеротрофні мікроорганізми отримують енергію при окисленні органічних речовин киснем або при зброджуванні (без участі кисню).
Проте існують також і форми, пристосовані до використання лише невеликого числа речовин, є й більш універсальні.
Мікроорганізми здатні окислювати не тільки органічні, але й неорганічні сполуки. Окислення бактеріями неорганічних речовин - сірки, аміаку, нітратів, сполук заліза, водню та інші, в процесі якого відбувається синтез органічних речовин з вуглекислоти, називається хемосинтезом, а мікроорганізми, що здійснюють цей процес, - хемосинтетики.
Різні речовини можуть окислюватися не тільки киснем повітря, але ісполуками, багатими киснем: нітратами, сульфатами і карбонатами. Денітрифікуючі і такі спеціалізовані мікроорганізми, як десульфатуючі і метанові, в анаеробних умовах можуть окисляти органічні, а також неорганічні речовини за допомогою цих сполук, які при цьому відновлюються відповідно до азоту, аміаку, водню і метану.
Особливістю окислення органічних речовин бактеріями, як і іншими мікробами, є те, що воно не обов'язково йде до кінця як дихання, тобто до утворення вуглекислого газу і води, і в середовищі залишаються продукти неповного окислення.
Механізми окислювальних процесів у мікроорганізмів часто включають ті чи інші стадії дихання.