В молекуле белка могут существовать также и некоторые другие виды взаимодействия

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

(образован в 1953году)

Кафедра органической, физической и коллоидной химии

Домбровский В.А., Шуманский С.М.

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

В ПИЩЕВЫХ БИОТЕХНОЛОГИЯХ

Часть 2

Учебно-практическое пособие

Для студентов технологических специальностей

всех форм обучения

Москва 2004

УДК 547

Ó Домбровский В.А., Шуманский С.М. Органическая химия в пищевых биотехнологиях (часть2). Учебно-практическое пособие – М., МГУТУ, 2004

Рекомендовано Институтом информатизации образования РАО

Данное учебно-практическое пособие представляет собой материал, расширяющий научно-технический кругозор в той части органической химии, которая касается пищевых биотехнологий. Во второй части пособия в кратком и систематическом виде изложены сведения еще о двух основных компонентах пищевых продуктов – белковых веществах и пищевых добавках, а также затронут вопрос о загрязнителях пищи. Особое внимание уделено вопросам, касающихся, их строения, свойств и применения в различных отраслях пищевой промышленности.

В конце каждого раздела даны вопросы и тестовые задания позволяющие контролировать степень усвоения материала, приведен список рекомендуемой литературы для самостоятельной работы.

Пособие предназначено для студентов технологических специальностей всех форм обучения.

Авторы: Домбровский В.А., д.х.н., проф.

Шуманский С.М., к.х.н., доц.

Рецензенты: Фонский Д.Ю., к.х.н., доц. кафедры «Органическая химия»

Московского государственного университета

прикладной биотехнологии

Прокопов Н.И., д.х.н., проф. кафедры «Синтез полимеров»

Московской государственной академии

тонкой химической технологии им.М.В.Ломоносова

Редактор: Свешникова Н.И.

Ó Московский государственный университет технологий и управления, 2004

109004, Москва, Земляной вал 73

Содержание

Стр

1.Белковые вещества…………………………………………………………… 4

Классификация белков…………………………………………………………. -

Строение белков…………………………………………………………….….. 6

Аминокислотный состав белков……………………………………………...7

1.1.Превращения белков в пищевых биотехнологиях……………………...… 9

Меланоидиновая реакция…………………………………………...……..…….. -

Гидролиз белков……………………………………………………………..… 10

Гидратация белков…………………………………………………………..…… -

Денатурация белков………………………………………………………….… 11

1.2.Пищевая ценность белков……………………………………………..…….. -

Тест по теме «Белки»………………………………………………………...… 14

Вопросы для самоконтроля по теме «Белки»…………………………….…….-

Ответы на тестовые задания по теме «Белки»…………………………………-

2.Пищевые добавки………………………………………………………….…15

Классификация пищевых добавок……………………………………………...16

2.1.Пищевые красители………………………………………………………..…-

2.2.Подслащивающие вещества………………………………………….….….19

2.3.Консерванты………………………………………………………………...21

2.4.Пищевые антиокислители………………………………………………... 23

2.5.Ароматизаторы……………………………………………………….……24

2.6.Улучшители консистенции………………………………………………....27

2.6.1.Эмульгаторы…………………………………………………………...….-

2.6.2.Загустители, желе- и студнеобразователи……………………….………30

3.Загрязнители пищи……………………………………………………….……..-

Тест по теме «Пищевые добавки»……………………………………………..32

Вопросы для самоконтроля по теме «Пищевые добавки»……………………..-

Ответы на тестовые задания по теме «Пищевые добавки»……………………-

Список рекомендуемой литературы……………………………………………33

Словарь основных понятий по теме «Белки»…………………………..….…..34

Словарь основных понятий по теме «Пищевые добавки»……………………36

БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

Белками или белковыми веществами называют высокомолекулярные (молекулярная масса варьирует от 5-10тыс. до 1 млн и более) природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот.

Белки – это один из важнейших классов биорганических соединений, без которых невозможен процесс жизнедеятельности, то есть метаболизм.

В организмах животных и растений белки выполняют самые разнообразные функции:

-каталитические;

-строительные;

-энергетические;

-обменные;

-защитные.

Из белков состоит основная масса протоплазмы клеток. Они играют решающую роль в процессах обмена веществ и размножения клеток. Белки составляют основу опорных, покровных и мышечных тканей (кости, хрящи, сухожилия, кожа).

Белками являются и многие важнейшие физиологически активные соединения: ферменты, гормоны, пигменты, антибиотики, токсины.

По существу вся деятельность организма (развитие, движение, распад и многое другое) связана с белковыми веществами.

Классификация белков.

В настоящее время существует несколько классификаций белков:

- по степени сложности;

- по растворимости в отдельных растворителях;

- по форме молекул.

По степени сложности белки делят на:

- простые белки (протеины);

- сложные белки (протеиды).

Протеины – соединения, в состав которых входят остатки только аминокислот.

Протеиды – соединения, состоящие из белковой и небелковой частей. При гидролизе они дают аминокислоты и вещества небелковой природы (например, фосфорную кислоту, углеводы и т.д.).

Вещества, имеющие небелковую природу, но входящие в состав белковых веществ, называются простетической группой.

В зависимости от состава небелковой части (простетической группы) протеиды делятся на группы:

1.нуклеопротеиды – соединения, которые гидролизуются на простой белок и нуклеиновые кислоты. Входят в состав протоплазмы, клеточных ядер, вирусов. Нуклеиновые кислоты относятся к важнейшим биополимерам, которым принадлежит огромная роль в наследственности.

2.фосфопротеиды – соединения, которые гидролизуются на простой белок и фосфорную кислоту. Им принадлежит важная роль в питании молодого организма. Пример: - казеин - белок молока.

3.гликопротеиды – соединения, которые гидролизуются на простой белок и углевод. Содержатся в различных слизистых выделениях животных.

4.липопротеиды – соединения, которые гидролизуются на простой белок и липиды. Принимают участие в формировании клейковинных белков. В большом количестве содержатся в составе зерен, протоплазме и мембранах клеток.

5.хромопротеиды – соединения, которые гидролизуются на простой белок и красящее вещество. Например, гемоглобин крови распадается на белок глобин и сложное азотистое основание, содержащее железо.

Имеются и другие группы сложных белков.

По растворимости в отдельных растворителях белки делят на:

- растворимые в воде;

- растворимые в слабых солевых растворах;

- растворимые в спиртовых растворах;

- растворимые в щелочах и т.д.

Протеины по этой классификации делят на:

1.альбумины - белки хорошо растворимые в воде. Имеют относительно небольшую молекулярную массу. Входят в состав белка яйца, крови, молока. Типичный представитель альбуминов - белок яйца.

2.глобулины – белки нерастворимые в воде, но растворяющиеся в разбавленных водных растворах солей. Это очень распространенные белки - они составляют большую часть семян бобовых и масляничных культур, входят в состав крови, молока, волокон мышечных тканей. Представителем глобулинов животного происхождения является лактоглобулин молока.

3.проламины – белки нерастворимые в воде, но растворяющиеся в растворе этанола (60-80%). Это характерные белки семян злаков, например: глиадин - пшеницы и ржи, зеин – кукурузы, авенин - овса, гордеин – ячменя.

4.глютелины – белки нерастворимые в воде, но растворяющиеся в растворах щелочей. Входят в состав растительных белков. Из них следует выделить оризенин из семян риса и глютенин клейковидных белков пшеницы.

Помимо вышеуказанных групп, к протеинам также относят:

-протамины (входят в состав спермы и икры рыб);

-гистоны (входят в состав многих сложных белков);

-склеропротеины (к этой группе относятся белки опорных и покровных тканей организма: кости, кожа, связки, рога, ногти, волосы).

По форме молекул белки делятся на:

- фибрилярные или нитевидные;

- глобулярные или шаровидные.

В так называемых фибрилярных белках отдельные молекулярные цепи более растянуты.

В глобулярных белках упаковка молекулярных цепей более компактна.

Большинство белков живых организмов по форме молекул относится ко второй группе.

Строение белков.

Согласно химическим свойствам аминов и карбоновых кислот, между соединениями этих классов возможно взаимодействие (за счет аминогруппы у аминов и карбоксильной группы у карбоновых кислот) с образованием амидов, характеризующихся наличием амидной (-CO-NН-) связи.

Аминокислоты являются соединениями со смешанными функциями: с одной стороны наличие аминогруппы (класс аминов), с другой стороны наличие карбоксильной группы (класс карбоновых кислот).

Поэтому, если взять две аминокислоты то между ними, также как между аминами и карбоновыми кислотами, возможна химическая реакция (взаимодействие карбоксильной группы одной молекулы аминокислоты с аминогруппой другой аминокислоты) также с образованием амидной связи.

Однако, в случае взаимодействия двух аминокислот, образующаяся амидная связь носит специфическое название – пептидная. Название связи пошло от названия группы соединений - пептиды.

Пептидами называются соединения, содержащие несколько аминокислотных остатков, связанных между собой амидной (пептидной) связью. Соединения с большим количеством пептидных связей называют полипептидами.

Условно, соединения, содержащие менее 100 остатков аминокислот, называю полипептидами, более 100 остатков – белками.

Белки построены более сложно, чем полипептиды. Однако фрагменты белковой молекулы могут рассматриваться как полипептидные звенья.

Согласно общепринятой теории молекула белка состоит из остатков a-аминокислот, линейно связанных между собой пептидными (-CO-NН-) связями:

--NH--CH--CO--NH--CH--CO--NH--CH--CO--NH--CH--CO--

½ ½ ½ ½

R R₁ R₂ R₃

Боковые заместители (R, R₁, R₂, R₃ и т.п.) могут быть как одинаковыми, так и отличаться друг от друга. Они могут содержать свободные амино- или карбоксильные группы, так как некоторые аминокислоты входящие в состав белка, содержат две аминогруппы (лизин) или две карбоксильные группы (аспарагиновая кислота). Помимо амино- или карбоксильных групп заместители могут содержать также или амидные или –OH и –SH группы.

Пептидные связи не являются единственными видами связей в белках. Отдельные пептидные цепи или их участки могут быть в отдельных случаях связаны между собой дисульфидными (-S-S-), солевыми и водородными связями или, как их часто называют, мостиками.

Солевые связи образуются между свободными (в боковых заместителях) амино- и кислотными группами.

Водородные связи в белках могут возникать между атомом кислорода карбонильной группы и атомом водорода амидной группы, а также за счет водорода оксигрупп оксиаминокислот и кислорода пептидных групп:

½ ½ ½ NH CH-R NH ½ ½ ½ ½ C=O···H-N C=O···H-O-C ½ ½ ½ ½ R-CH C=O R-CH ½ ½ ½

В молекуле белка могут существовать также и некоторые другие виды взаимодействия.