Состав и свойства жиров домашних животных

Лабораторная работа №1

«Свойства жиров, белков, углеводов».

А) Жиры (Материал для повторного чтения, для закрепление знаний)

Наряду с углеводами и белками жиры - один из глав­ных компонентов питания.

Жиры - это полные сложные эфиры глицерина (три­глицериды) и одноосновных карбоновых (жирных) кис­лот, входят в класс липидов.

Строение жиров отвечает общей формуле:

СН2 – О – СО - R1

I

CH - O - CO - R2

I

СН2 - О - СО - R3

где Rl, R2, R3 - радикалы жирных кислот.

Все природные жиры содержат в своем составе три различных кислотных радикала, имеющих неразветвлен­ную структуру и, как правило, четное число атомов угле­рода.

Физико-химические свойства жиров определяются со­отношением входящих в их состав насыщенных и нена­сыщенных карбоновых (жирных) кислот. В твердых жи­рах преобладают насыщенные кислоты, и они в обычных условиях имеют твердую консистенцию и сравнительно высокие температуры плавления (см. табл. 7). Жидкие жиры-масла - в основном состоят из ненасыщенных карбоновых кислот. Природные жиры являются смесью различных триглицеридов и не имеют четкой температу­ры плавления. Все жиры характеризуются значительным увеличением объема при плавлении.

Таблица 7.

Б) Мыла

Мыла – это соли высших жирных карбоновых кислот (С10 – С18). Мыла делятся на растворимые в воде (натриевые, калиевые, аммониевые) и нерастворимые (метал-лические мыла – соли Са, Mg, Ba, Ni, Mn, AI и др.). Растворимость мыл в воде зависти от характера катиона: NH4+> K+ > Na+> Li+. Жидкие калиевые мыла и твердые натриевые мыла получают растворением высших алифатических кислот в водных растворах едких щелочей:

С17Н35СООН + NaOH → C17H35COONa + H2O

С17Н35СООН + КOH → C17H35COOК + H2O

Моющее действие (т.е. способность моющих средств и их растворов удалять с отмываемых поверхностей прилипшие частицы грязи и переводить их во взвешенное состояние в виде эмульсий и суспензий) мыл в жесткой воде сильно падает вследствие образования нерастворимых кальциевых и магниевых мыл:

2C17H35COONa + СаСI2 → (С17Н35СОО)2Са+ H2O

Кальциевое мыло

Стеарат кальция

Растворение мыла в воде сопровождается частичным гидролизом с образованием высшей кислоты и щелочи, которая оказывает вредное воздействие на многие ткани:

C17H35COONa + Н2О → С17Н35СООН+ NaOH

Синтетические моющие средства (СМС) – детергенты –не обладают отмеченными недостатками, характеризуются более высокой моющей способностью, доступностью сырья для их производства. Основой СМС являются синтетические ПАВ. Это могут быть и катионоактивные и неиногенные ПАВ. Однако главным компонентом большинства СМС являются анионоактивные синтетические ПАВ.

СМС очень медленно разлагаются, вредные результаты их воздействия на природу и живые организмы непредсказуемы. Перевод ПАВ в пену, адсорбция активным углем, использование ионообменных смол, нейтрализация катионактивными веществами и др. недостаточно эффективны и достаточно дороги. Поэтому предпочтительна очистка сточных вод от ПАВ в отстойниках и естественных условиях (в водоемах) путем биологического окисления под действием гетеротрофных бактерий, которые входят в состав активного ила. Процесс идет до превращения органических веществ в углекислый газ и воды. При биохимической очистке окисление ведется в присутствии ферментов. Микробиологический метод основан на использовании высокоактивных культур микроорганизмов. Получены штаммы бактерий, разрушающих алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкилбензолсульфонаты и др.

Цель: Изучение свойств жиров.

Оборудование:

Приборы: штатив для пробирок, штатив, обратный холодильник

Посуда: пробирки, стеклянные палочки

Реактивы: растительное масло, этиловый спирт, этиловый эфир, бензин, бензол, вода,

раствор соды, 5 % - ный раствор NaOH, раствор мыла, раствор белка, 15 % - ный

раствор щелочи, раствор уксуснокислого свинца, раствор хлористого кальция,

раствор сернокислой меди.

Пример вывода.

1.Подсолнечное масло + вода = образование неустойчивой эмульсии с последующим быстрым разделением смеси на два слоя.
2.подсолн масло + этиловый спирт = образование мутного раствора в результате недостаточного растворения масла.

3.подсолн масло + бензол = раствор почти прозрачный.

4.подсолнечное масло + бензин= раствор прозрачный.в бензине масло растворимо полностью

В этиловом эфире растворимо полностью

А) Углеводы (Текст для прочтения и повторения)

Углеводы (сахара) распространены в природе и играют важную роль жизни человека. Они составляют до 80 % массы сухого вещества растений и около 2 % сухого вещества животных организмов.

Название углеводы возникло в связи с тем, что сначала были известны вещества, состав которых можно было выразить формулой Сn(H2O)m.

Моносахариды являются многоатомными альдегидо- или кетоспиртами.

Полисахариды делятся на сахароподобные (олигосахариды) и несахароподобные. Низкомолекулярные (са­хароподобные) полисахариды содержат в молекуле небольшое число (2-10) остатков моноз. Они хорошо растворяются в воде, имеют сладкий вкус и ярко выраженное кристаллическое строение. Одни из них (мальтоза, лак­тоза) восстанавливают ионы меди (П) (фелингову жид­кость), они называются восстанавливающими, другие (са­хароза, трегалоза) нe восстанавливают, и поэтому их от­носят к невосстанавливающим олигосахаридам.

Высокомолекулярные (несахароподобные) полисахариды содержат от десятков до нескольких десятков тысяч остатков моносахаридов; они нерастворимы в воде, без­вкусны и не имеют ярко выраженного кристаллического строения.

Наибольшее значение из моносахаридов имеют глю­коза и фруктоза.

Глюкоза (С6Н12О6) - бесцветное кристаллическое ве­щество, растворимое в воде.

Изучение строения и свойств показало, что глюкоза может существовать в различных формах: альдегидной и двух циклических формах.

Глюкоза содержится во многих плодах и ягодах (ви­ноград) и образуется в организме при расщеплении диса­харидов и крахмала пищи. Она быстро и легко из кишеч­ника всасывается в кровь и используется организмом как источник энергии для образования гликогена в печени, для питания тканей мозга, мышц и поддержания необхо­димого уровня сахара в крови.

Под действием ферментов глюкоза подвергается бро­жению.

Крахмал.

Крахмал является главным запасным питательным веществом растений. По составу он неоднороден и пред­ставляет собой смесь нескольких полисахаридов. Все они образуются из ά -D-глюкозы и отличаются строением цепи, числом входящих в их состав остатков глюкозы и фос­форной кислоты.

Полисахариды крахмала делятся на две фракции: ами­лозу, содержание которой в крахмале различного проис­хождения составляет от 15 до 25%, и амилопектин, на долю которого приходится от 75 до 85%.

Амилоза (C6H10О5)n. Полисахариды амилозы представ­ляют собой неразветвленные или малоразветвленные це­почки. Амилоза имеет кристаллическое строение. Она может быть получена при обработке нативного крахмала горячей водой, в которой умеренно растворима. При этом лучше растворимый в воде амилопектин не переходит в раствор из-за того, что зерна нативного крахмала окру­жены белковой оболочкой, через которую проходят моле­кулы амилозы, но не проходят молекулы амилопектина.

Амилоза дает с раствором йода синее окрашивание. Легко гидролизуется ферментами и кислотами до маль­тозы и глюкозы.

Амилопектин (C6H10О5)n. Молекулы амилопектина бо­лее сложны, чем амилозы. Они представляют собой силь­но разветвленные цепи. Разветвленные макромолекулы амилопектина образуют в зернах крахмала прочную сет­чатую структуру. Прочность структуры крахмального зерна обусловлена образованием мостиков между макро­молекулами за счет водородных связей.

Чистый амилопектин растворим в горячей воде лучше амилозы. Йодом окрашивается в фиолетовый цвет. Не восстанавливает оксиды металлов. При нагревании с кис­лотами крахмал гидролизуется по месту глюкозид-глю­козных связей при гидролизе вначале образуются более мелкие осколки - декстрины. Декстрины - твердые ве­щества, растворимые в воде. Нагревание крахмала до 150оС без воды приводит к разрушению зерен, к потере способности набухания и образованию декстринов. Это имеет место при пассивировании муки, обжаривании круп. Блестящая корочка хлеба состоит из декстринов, которые содержатся и во всей массе хлеба. Сущность хле­бопечения состоит как раз в превращении нерастворимого в воде крахмала в легко усваивающиеся декстрины.

В холодной воде крахмал нерастворим, в горячей зерна его набухают и образуют густую жидкость - крах­мальный клейстер. Процесс этот проходит в несколько стадий:

1. При нагревании суспензии крахмала до 55 оС зерна крахмала набухают, поглощая до 50% воды от мас­сы крахмала. Суспензия не становится вязкой, процесс обратим, после высушивания свойства крахмала остаются прежними.

2. При дальнейшем нагревании (до t = 600-100 оС) набухание зерен ускоряется, объем их увеличива­ется в несколько раз, а вязкость резко возрастает и суспензия превращается в клейстер. В центре зер­на (ядро роста) образуется полость (пузырек). На этой стадии увеличивается количество растворимой амилозы. Раствор ее частично остается в зерне, пре­вратившись в пузырек, а частично диффундирует в окружающую среду.

3. При длительном нагревании с избытком воды крах­мальные пузырьки лопаются и вязкость клейстера снижается.

Консистенция клейстера зависит от количества крах­мала: при содержании крахмала 2-

5% он получается жид­ким, при содержании 6-8% клейстер получается густым,

Гликоген.

Животные организмы запасают глюкозу в виде животного крахмала - гликогена, откладывающе­гося в основном в печени и мышцах. В отличие от амило­пектина eгo молекулы сильно разветвлены.

В некоторых растениях (топинамбур) роль резервного питательного вещества играет инулин (C6H10О5)n. Он хо­рошо растворим в воде, при гидролитическом расщепле­нии почти полностью превращается в D-фруктозу. Осно­вой инулина является ß-D-фруктофураноза.

Крахмал - ценное питательное вещество. К продук­там, содержащим крахмал, относятся зерна риса (62­-86%), кукурузы (57-72%), пшеницы (57-75%) и клубни картофеля (12-24%).

Б) Белки (текст для чтения и повторения)

Белки - это сложные полимеры, молекулы которых построены из остатков ά -аминокислот. В состав белков входят различных 20 видов ά-аминокислот.

Аминокислоты в белках связаны последовательно пеп­тидной связью

О Н

I

-C-N-

которая образуется в результате взаимодействия -NH2 группы одной молекулы с

-СООН группой другой моле­кулы аминокислоты.

Фибриллярные белки состоят из макромолекул, име­ющих вид тонких вытянутых нитей. В эту группу входят белки мышечных тканей и кожных покровов, белки во­лос, рогов, перьев, шерсти, шелка. При комнатной тем­пературе эти белки нерастворимы в воде, но могут набу­хать в ней. При повышенной температуре некоторые из них (желатин) растворяются с образованием очень вяз­ких растворов.

Глобулярные белки пептидных цепей белка состоят измакромолекул эллипсоидальной, реже шаровидной формы. Они хорошо растворимы в воде, причем вязкость их растворов невелика. К ним относятся белки крови, молока.

Наличие в макромолекулах белков двух противоположных по свойствам групп: основной –NH2 и кислотной - СООН, сообщает белкам амфотерные свойства.

В результате приготовления пищи белки претерпевают изменения. Для кулинарных процессов особое внимание имеет тепловая денатурация белков. Типичным приме- ром может служить денатурация куриного белка (альбумина) при варке: из прозрачного растворимого в воде вещества он превращается в более или менее твердую, непрозрачную, нерастворимую в воде массу. Исследования показали, что денатурация или свертывание белка при нагревании большей частью складывается из двух различных процессов:

· понижения растворимости белка (собственно денатурация);

· коагуляции золей денатурированного белка.

Обе стадии невозможно отделить одну от другой.

Сущность тепловой денатурации можно рассмотреть на при­мере глобулярных белков. Основная молекула глобулярного белка, как известно, состоит из одной или несколь­ких полипептидных цепей, сложенных складками и об­разующих клубки. Такая структура стабилизируется не­прочными связями, среди которых большую роль игра­ют водородные связи, образующие поперечные мостики между параллельными пептидными цепями или их складками. При нагревании белков происходит усилен­ное движение полипептидных цепей или их складок, что вызывает разрыв непрочных связей между ними. В результате этого наблюдается развертывание и перегруп­пировка складок, сопровождаемые перераспределением полярных и неполярных радикалов, причем неполяр­ные радикалы концентрируются на поверхности глобул, понижая их гидрофильность, а, следовательно, и раство­римость.

Для денатурации белка необходимо присутствие неко­торого минимального содержания воды. Безводный бе­лок при нагревании не подвергается денатурации. Так, сухой альбумин выдерживает нагревание в струе сухого воздуха при температуре 393оК без заметного изменения его растворимости.

При денатурации белки становятся нерастворимыми и утрачивают способность к набуханию.

Денатурация, кроме нагревания, при кулинарной об­работке пищевых продуктов может быть вызвана и дру­гими причинами. Например, взбивание яичного белка, сливок превращает их в пену, состоящую из пузырьков воздуха, окруженных тонкими белковыми пленками, образование которых также сопровождается развертыва­нием пептидных цепей за счет разрыва связей при меха­ническом воздействии. Таким образом, при образовании пленок происходит частичная или полная денатурация белка. В отличие от тепловой она называется поверхност­ной денатурацией.

Цель: Изучение свойств углеводов и белков.

Оборудование:

Приборы: штатив для пробирок, спиртовая горелка

Посуда: пробирки, тигли

Реактивы: сахароза, крахмальный клейстер, этиловый спирт, дистиллированная вода,

раствор йода, раствор белка, раствор уксуснокислого свинца, концентрирован-

ная азотная кислота, раствор слюны

Лабораторная работа №1

«Свойства жиров, белков, углеводов».

А) Жиры (Материал для повторного чтения, для закрепление знаний)

Наряду с углеводами и белками жиры - один из глав­ных компонентов питания.

Жиры - это полные сложные эфиры глицерина (три­глицериды) и одноосновных карбоновых (жирных) кис­лот, входят в класс липидов.

Строение жиров отвечает общей формуле:

СН2 – О – СО - R1

I

CH - O - CO - R2

I

СН2 - О - СО - R3

где Rl, R2, R3 - радикалы жирных кислот.

Все природные жиры содержат в своем составе три различных кислотных радикала, имеющих неразветвлен­ную структуру и, как правило, четное число атомов угле­рода.

Физико-химические свойства жиров определяются со­отношением входящих в их состав насыщенных и нена­сыщенных карбоновых (жирных) кислот. В твердых жи­рах преобладают насыщенные кислоты, и они в обычных условиях имеют твердую консистенцию и сравнительно высокие температуры плавления (см. табл. 7). Жидкие жиры-масла - в основном состоят из ненасыщенных карбоновых кислот. Природные жиры являются смесью различных триглицеридов и не имеют четкой температу­ры плавления. Все жиры характеризуются значительным увеличением объема при плавлении.

Таблица 7.

Состав и свойства жиров домашних животных

Показатель Говяжий Бараний Свиной
Содержание насыщенных кислот (%)     60.6  
Плотность (с) при 15о С кг/м3   937 - 953   937 - 961   915 - 923
Температура плавления   42 - 52   44 - 55   30 - 44
Температура застывания   34 - 38   34 - 45   22 - 32
Йодное число 32 - 47 35 - 46 46 - 66
Калорийность (Дж/кг)   3980 ·104   3956·104   3981·104
Усвояемость (%) 80 - 94 80 - 90 96 - 98

Температура воспламенения большинства жиров 270 - ­330ОС. Характеристикой жиров является также и так называемая температура дымообразования, при которой происходит визуально заметное образование дыма вслед­ствие разложения жира. Она падает с ростом кислотного числа жира и лежит в пределах 160-230ОС.

Жиры нерастворимы в воде, но образуют с ней эмуль­сии. Они хорошо растворимы в органических растворителях, но обычно плохо растворимы в спирте. При обработ­ке перегретым паром, минеральными кислотами или ще­лочью жиры подвергаются гидролизу (омылению) с обра­зованием глицерина и жирных кислот или их солей (мыла). При сильном взбалтывании с водой образуют эмульсии. Примером стойкой эмульсии жиров в воде являетсямоло­ко, содержание жира в котором от 2,7 до 6,0%. Эмульги­рование жиров в кишечнике (необходимое условие их вса­сывания) осуществляется солями желчных кислот.

Под действием химических и биохимических факто­ров жиры прогоркают, что приводит к появлению специ­фического запаха и неприятного вкуса, вызванных обра­зованием низкомолекулярных карбоновых кислот.

Прогоркание жиров обусловлено рядом химических процессов. Различают два вида прогоркания - биохими­ческое и химическое.

Биохимическое прогоркание характерно для жиров, содержащих значительное ко-

личество воды и примесей белков и углеводов (например, длякоровьего масла). Под воздействием содержащихся в белках ферментов (липаз) происходит гидролиз жиров и образование свободных жирных кислот.

Химическое прогоркание - результат окисления жи­ров под действием кислорода воздуха (автоокисление).

Природные жиры подразделяют на животные жиры и растительные (масла).

Животные жиры - природные продукты, получаемые из жировых тканей некоторых животных. По консистен­ции делят на твердые и жидкие, по целевому назначе­нию на пищевые, медицинские, кормовые (ветеринарные) и технические. Твердые жиры содержатся в тканях на­земных животных. Жидкие жиры входят в состав тка­ней морских животных, млекопитающих и рыб, а также костей наземных животных.

Кроме триглицеридов животные жиры содержат гли­церин, фосфатиды (лецитин), стерины (холестерин), ли­похромы - красящие вещества. Витамины А, Е, F, в молочном жире еще витамины К и D.

В организме жиры играют роль резервного материала, используемого при ухудшении питания, и защищают внут­ренние органы от холода и механических воздействий.

Важнейшими продуктами питания являются такие жиры, как говяжий, бараний и свиной. Их получают из жировых тканей рогатого скота и свиней (см. табл. 7). Животные жиры выделяют из жировой ткани и отде­ляют от белков и влаги посредством нагревания выше температуры плавления. Вытопку жиров из измельчен­ной ткани производят в открытых котлах, а из неизмель­ченной - в автоклавах под давлением.

Из тканей морских млекопитающих приготовляют пищевые, медицинские, кормовые и технические жиры.

Пищевые жиры, перерабатываемые путем гидрогени­зации в маргарин, производят из жировой ткани усатых китов.

Животные жиры и продукты их переработки приме­няют как пищевые продукты или как сырье для полу­чения мыла, моющих средств, жирных кислот, глице­рина, косметических средств, смазочных материалов, средств обработки кожи, в медицине - как источник витамина А. Жиры рыб используют как добавки к вы­сыхающим растительным маслам в производстве олиф и алкидных смол.

Растительные масла отличаются от животных жиров тем, что в их состав входят в основном ненасыщенные (с одной, двумя и тремя двойными связями) одноосновные жирные кислоты. В зависимости от содержания непре­дельных жирных кислот меняется консистенция масел и температура их застывания: у жидких масел, содержа­щих больше непредельных кислот, температура застыва­ния обычно ниже нуля, у твердых масел - достигает 40оС. К твердым растительным маслам относятся масла некоторых тропических растении, например пальмовое.

При контакте с воздухом многие жидкие масла под­вергаются окислительной полимеризации («высыхают»), образуя пленки.

Химические свойства жирных растительных масел аналогичны свойствам животных жиров, так как они также являются полными эфирами глицерина и жирных кислот. В присутствии кислот и щелочей они подверга­ются гидролизу (омылению), а в организме гидролиз идет под действием фермента липазы. Важным свойством три­глицеридов растительных масел является способность при­соединять водород по ненасыщенным связям углеводо­родных радикалов карбоновых кислот в присутствии ка­тализаторов (никелевых, медно-никелевых), на чем ос­новано производство отвержденных жиров - саломасов.

Основными способами получения масел являются от­жим и экстрагирование.

По степени очистки пищевые масла разделяют на сырые, нерафинированные и рафинирован­ные. Масла, подвергнутые только фильтрации, называ­ют сырыми, и они являются наиболее полноценными, так как в них полностью сохраняются фосфатиды, токоферо­лы, стерины и другие биологически ценные компоненты. Они отличаются более высокими вкусовыми свойствами. К нерафинированным относятся масла, подвергнутые час­тичной очистке -отстаиванию, фильтрации, гидратации и нейтрализации. Эти масла имеют меньшую биологи­ческую ценность, так как в процессе гидратации удаля­ется часть фосфатидов. Рафинированные масла подверга­ются обработке по полной схеме рафинации, включаю­щей механическую очистку, гидратацию, нейтрализацию, адсорбционную рафинацию, дезодорацию. В результате рафинации обеспечивается прозрачность и отсутствие отстоя, а также запаха и вкуса. В биологическом отно­шении рафинированные масла менее ценны.

Области применения масел многообразны. Масла яв­ляются важнейшим пищевым продуктом (подсолнечное, хлопковое, оливковое, арахисовое и др.) и применяются для изготовления консервов; кондитерских изделий, мар­гарина. В технике из масел производят мыла, олифы, жирные кислоты, глицерин, лаки. Они также входят в состав эмульсионных грунтов и масляных лаков. Высы­хающие медленно масла (подсолнечное, соевое) применя­ются в качестве добавок, которые замедляют высыхание красок на холсте (при длительной работе над картиной, давая возможность художнику очищать и переписывать отдельные участки) или палитре, при долговременном хранении красок.

В медицине из жидких масел готовят масляные эмуль­сии. Такие масла, как оливковое, миндальное, подсол­нечное, являются основой мазей, линиментов.

Б) Мыла

Мыла – это соли высших жирных карбоновых кислот (С10 – С18). Мыла делятся на растворимые в воде (натриевые, калиевые, аммониевые) и нерастворимые (метал-лические мыла – соли Са, Mg, Ba, Ni, Mn, AI и др.). Растворимость мыл в воде зависти от характера катиона: NH4+> K+ > Na+> Li+. Жидкие калиевые мыла и твердые натриевые мыла получают растворением высших алифатических кислот в водных растворах едких щелочей:

С17Н35СООН + NaOH → C17H35COONa + H2O

С17Н35СООН + КOH → C17H35COOК + H2O

Моющее действие (т.е. способность моющих средств и их растворов удалять с отмываемых поверхностей прилипшие частицы грязи и переводить их во взвешенное состояние в виде эмульсий и суспензий) мыл в жесткой воде сильно падает вследствие образования нерастворимых кальциевых и магниевых мыл:

2C17H35COONa + СаСI2 → (С17Н35СОО)2Са+ H2O

Кальциевое мыло

Стеарат кальция

Растворение мыла в воде сопровождается частичным гидролизом с образованием высшей кислоты и щелочи, которая оказывает вредное воздействие на многие ткани:

C17H35COONa + Н2О → С17Н35СООН+ NaOH

Синтетические моющие средства (СМС) – детергенты –не обладают отмеченными недостатками, характеризуются более высокой моющей способностью, доступностью сырья для их производства. Основой СМС являются синтетические ПАВ. Это могут быть и катионоактивные и неиногенные ПАВ. Однако главным компонентом большинства СМС являются анионоактивные синтетические ПАВ.

СМС очень медленно разлагаются, вредные результаты их воздействия на природу и живые организмы непредсказуемы. Перевод ПАВ в пену, адсорбция активным углем, использование ионообменных смол, нейтрализация катионактивными веществами и др. недостаточно эффективны и достаточно дороги. Поэтому предпочтительна очистка сточных вод от ПАВ в отстойниках и естественных условиях (в водоемах) путем биологического окисления под действием гетеротрофных бактерий, которые входят в состав активного ила. Процесс идет до превращения органических веществ в углекислый газ и воды. При биохимической очистке окисление ведется в присутствии ферментов. Микробиологический метод основан на использовании высокоактивных культур микроорганизмов. Получены штаммы бактерий, разрушающих алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкилбензолсульфонаты и др.

Цель: Изучение свойств жиров.

Оборудование:

Приборы: штатив для пробирок, штатив, обратный холодильник

Посуда: пробирки, стеклянные палочки

Реактивы: растительное масло, этиловый спирт, этиловый эфир, бензин, бензол, вода,

раствор соды, 5 % - ный раствор NaOH, раствор мыла, раствор белка, 15 % - ный

раствор щелочи, раствор уксуснокислого свинца, раствор хлористого кальция,

раствор сернокислой меди.

Наши рекомендации