Ферменты

Жиры.

Жиры — это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина С₃Н₅(ОН)₃и жирных кислот, входящие в состав животных и растительных тканей. В пищевых жирах преобладают триглицериды (в молекуле глицерина все ионы водорода гидроксильных групп замещены остатками жирных кислот).

По количеству атомов углерода жирные кислоты делят на

— низкомолекулярные (от 4 до 12 атомов углерода) и

— высокомолекулярные (16 - 18 и более атомов углерода).

· Низкомолекулярные жирные кислоты бывают только предельными. К ним относятся масляная, капроновая, каприновая, каприловая кислоты. Они растворимы в воде, летучи с водяными парами, обладают неприятным запахом.

· Высокомолекулярные жирные кислоты делятся на:

— предельные(насыщенные, не содержащие в углеродной цепи двойных связей)

(стеариновая С₁₇Н₃₅СООН,

пальмитиновая С₁₅Н₃₁СООН,

миристиновая С₁₃Н₂₇СООН и др.);

— непредельные (ненасыщенные, имеющие в углеродной цепи двойные связи).

(олеиновая С₁₇Н₃₃СООН,

линолевая С₁₇Н₃₁СООН,

линоленовая С₁₇Н₂₉СООН и др.).

В углеродной цепи предельных жирных кислот атомы углерода соединяются одинарными связями, а непредельные жирные кислоты имеют две, три и большее число двойных связей. По месту двойных связей к жирным кислотам при определенных условиях может присоединяться водород, в результате чего жирные кислоты превращаются в более насыщенные или даже предельные. Так как предельные жирные кислоты при обычных условиях твердые, то и полученный жир из жидкого состояния переходит в твердое. Этот процесс называется гидрогенизацией:

С₁₇H₃₃COOH + H₂ = С₁₇Н₃₅СООН.

Гидрогенизированный жир (саломас) является основным сырьем для приготовления маргарина и кулинарных жиров.

Жиры имеют ряд общих свойств. Они легче воды, их плотность составляет 0,91 — 0,97. Жиры растворимы в органических растворителях (бензине, хлороформе). Легче усваиваются те жиры, у которых температура плавления ниже или близка к температуре тела человека.

Температура плавления жиров зависит от состава жирных кислот. В бараньем и говяжьем жирах преобладают предельные жирные кислоты, в свином — содержится значительное количество ненасыщенных жирныхкислот.

Температура плавления жиров составляет:

— говяжьего —43 - 51 °С,

— бараньего — 44 -54 °С,

— свиного — 36 -48 °С.

Усвояемость жиров:

— говяжьего — 80 - 94 %,

— бараньего — 80 - 90 %,

— свиного — 96 - 98 %.

В растительных жирах преобладают непредельные жирные кислоты, большинство жиров имеют жидкую консистенцию. Они хорошо усваиваются организмом в холодном состоянии и поэтому широко используются в кулинарии для заправки холодных закусок.

Тугоплавкие жиры употребляют только в горячем виде. Температура плавления жира всегда выше температуры застывания, поэтому жир в расплавленном состоянии в организме не застывает и легче усваивается. Усвояемость жира повышается, если он находится в виде эмульсии. В таком состоянии жир встречается в молоке, сливках, сметане, масле коровьем, кисло-молочных продуктах, маргарине. Для повышения усвояемости жиров в кулинарии приготовляют жировые эмульсии — майонез, соус Голландский, заправки.

Эмульгирование жира происходит при варке бульонов. При длительном кипении под действием воды и высокой температуры происходит гидролиз – расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты.

Образующиеся свободные жирные кислоты придают бульону мутность, неприятные вкус и запах. Гидролиз жира происходит на поверхности соприкосновения жира и воды. Чем меньше шарики жира, образующие эмульсию, тем больше поверхность соприкосновения жира и воды и тем выше скорость гидролиза. Поэтому бульоны нужно варить при умеренном нагреве, снимая с поверхности жир.

При неблагоприятных условиях хранения может происходить гидролиз жиров под действием кислот, щелочей, воды и ферментов.

При нагревании жиров выше температуры их дымообразования (свыше 200 °С) жиры разлагаются с образованием альдегида акролеиона, обладающего едким запахом, раздражающим слизистые оболочки носа и горла. Температура дымообразования жира составляет:

— коровьего — 208 %,

— свиного — 221 %,

— гидрожира—230 %.

При нагревании жиров до 200 °С происходит естественное их кипение. Это свойство используют для равномерного прогрева продуктов при жарке.

Хранение жиров на воздухе приводит к взаимодействию кислорода и непредельных жирных кислот.

Процесс прогоркания жира сопровождается глубокими изменениями и протекает под действием различных факторов: кислорода, света, воды, ферментов. В результате прогоркания жира образуются альдегиды, кетоны и другие вредные для организма вещества.

Содержание жиров в продуктах различно:

— в масле сливочном — 82,5 %,

— в подсолнечном — 99,9 %,

— в молоке — 3,2 %,

— в мясе — 1,2 - 49 %,

— в рыбе — 0,2 - 33 %.

В кулинарии используются свойства жиров растворять красящие и ароматические вещества, витамины. Поджаренные в жире морковь, лук, белые коренья, томат-пюре придают блюдам красивый цвет и приятный аромат.

Биологическая роль жиров заключается в том, что они входят в состав клеточных структур всех видов тканей и органов и необходимы для построения новых структур (так называемая пластическая функция). Важную роль жиры играют в процессе жизнедеятельности, так как вместе с углеводами они участвуют в энергообеспечении всех жизненных функций организма.Энергетическая ценность жиров равна37,7 кДж или 9,0 ккал (при окислении 1 г.).Ежедневно человеку требуется 80 —100 г. жира, в том числе растительных жиров 20 — 25 г. Кроме того, жиры, накапливаясь в жировой ткани, окружающей внутренние органы, и в подкожной жировой клетчатке, обеспечивают механическую защиту и теплоизоляцию организма. Наконец, жиры служат резервуаром питательных веществ и принимают участие в процессе обмена веществ и энергии.

Но по биологической активности и “ценности” для организма человека жиры различны.

Насыщенные жиры по биологическим свойствам уступают ненасыщенным. Они отрицательно влияют на жировой обмен, функцию и состояние печени, участвуют в развитии атеросклероза.

Ненасыщенные (особенно полиненасыщенные) не синтезируются в организме человека и образуют группу так называемых незаменимых жирных кислот. Потребность организма в них очень высока. Важным биологическим свойством полиненасыщенных жирных кислот является их участие в качестве обязательного компонента в образовании структурных элементов (клеточных мембран, соединительной ткани), а также в белково-липидных комплексах. Они обладают способностью повышать выведение холестерина из организма, что имеет большое значение в профилактике атеросклероза, оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышая их эластичность и снижая проницаемость, что предупреждает ишемическую болезнь сердца.

Белки.

Белки— сложные органические соединения, построенные из аминокислот. В состав белковых молекул входят азот, углерод, водород и некоторые другие вещества. Кроме этих элементов могут входить сера, фосфор, хром, железо, медь и др.

Белки являются незаменимой частью пищевых продуктов. Они необходимы для построения тканей тела и восстановления отмирающих клеток, образования ферментов, витаминов, гормонов и иммунных тел. Без белков невозможно существование живого организма. Более 50 % сухого веса клеток приходится на долю белков.

Под влиянием ферментов белки пищи расщепляются до аминокислот, из которых синтезируются белки, необходимые для построения тканей организма человека. В продуктах расщепления белков постоянно встречаются 20 аминокислот, восемь из которых не образуются в организме и должны поступать с пищей. Их называют незаменимыми. Другие аминокислоты могут заменяться или синтезироваться в организме.

Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, называются полноценными.Они содержатся в мясе, рыбе, молоке, яйцах. Белки, не имеющие в своем составе хотя бы одной незаменимой аминокислоты, относятся к неполноценным.

По составу белки делятся на:

простые — протеины (при гидролизе образуются только аминокислоты и аммиак) и

сложные— протеиды (при гидролизе образуются еще и небелковые вещества — глюкоза, липоиды, красящие вещества и др.).

·К протеинам относятся:

— альбумины (молока, яиц, крови);

— глобулины (фибриноген крови, миазм мяса, глобулин яиц, туберин картофеля и др.);

— глютелины (пшеницы и ржи);

— проламины (глиадин пшеницы);

— склеропротеины (коллаген костей, эластин соединительной ткани, кератин волос).

·К протеидам относятся:

— фосфопротеиды (казеин молока, вителлин куриного яйца, ихтулин икры рыб), состоящие из белка и фосфорной кислоты;

— хромопротеиды (гемоглобин крови, миоглобин мышечной ткани мяса), представляющие собой соединение белка глобина и красящего вещества;

— глюкопротеиды (белки хрящей, слизистых оболочек), состоящие из простых белков и глюкозы;

— липопротеиды (белки, содержащие фосфатид), входящие в состав протоплазмы и хлорофилловых зерен;

— нуклеопротеиды, содержащие нуклеиновые кислоты.

Белки находятся в растениях и в организме животных в трех состояниях:

— жидком (в молоке, крови),

— полужидком (в яйцах),

— твердом (в шерсти, ногтях).

По растворимости белки делятся на:

— растворимые в воде и слабых растворах солей и

— нерастворимые (коллаген, кератин волос).

Растворимые белки при нагревании до 70—80°С свертываются (денатурируют). При этом их способность связывать воду снижается, они теряют часть влаги. Этим объясняется уменьшение массы и объема мяса, рыбы при варке и жарке. Денатурация белков может быть помимо термической кислотной, под действием солей тяжелых металлов (высаливание) и спиртов. Процесс денатурации белков является необратимым.

Важнейшее свойство белков — их способность образовывать гели (образуются при набухании белков в воде). Набухание белков имеет большое значение при производстве хлеба, макаронных и других изделий. При «старении» гель отдает воду, сморщиваясь и уменьшаясь при этом в объеме. Явление, обратное набуханию, называется синерезисом.

Под действием ферментов, кислот, щелочей белки гидролизуются до аминокислот. Это наблюдается при созревании сыров, длительном кипячении соусов, содержащих кислоты.

При неправильном хранении белковых продуктов может происходить более глубокое разложение белков с выделением продуктов распада аминокислот – аммиака и углекислого газа. Белки, содержащие серу, выделяют сероводород. Такой процесс называют гниением белков. По количеству продуктов гнилостного распада белков определяют свежесть мяса.

Содержание белков в пищевых продуктах составляет:

— в мясе — 11,4 - 21,4 %,

— рыбе —14 - 22,9 %,

— молоке — 2,8 %,

— твороге – 14 - 18 %,

— яйцах —12,7 %,

— хлебе — 5,3 - 8,3 %,

— крупах — 7,0 - 13,1 %,

— картофеле — 2 %,

— плодах — 0,4 - 2,5 %,

— овощах — 0,6 - 6,5 %.

Роль белков в организме человека и животных разнообразна. Их молекулы высокоспециализированы ввиду того, что для каждого белка характерны определенная последовательность аминокислот и их число. Перестановка всего лишь одного остатка аминокислоты на другое место в аминокислотной цепочке белковой молекулы ведет к очень значительному изменению свойств белка, и поэтому каждый белок имеет свои особые физиологические функции. Разделяют:

·структурные белки, участвующие в образовании различных структур организма (стенки кровеносных сосудов, кожа, сухожилия, связки, хрящи, кости);

·белки-гормоны, которые участвуют в управлении всеми жизненными процессами организма, его ростом и размножением;

·сократительные белки (миозин, актин), обеспечивающие сокращение и расслабление мышц;

·белки-ферменты, обеспечивающие все химические процессы в организме. Без белков-ферментов невозможны пищеварение, усвоение кислорода, накопление энергии, свертывание крови;

·транспортные — гемоглобин, переносящий кислород от легких к различным органам и тканям;

·защитные — белки-иммуноглобулины, нейтрализующие токсичные чужеродные белки; белок фибриноген, обеспечивающий свертывание крови.

Энергетическая ценность белков равна 16,7кДж, или 4,0 ккал (при окислении 1 г.). Человеку для нормальной жизнедеятельности ежедневно необходимо потребление 80—100 г. белков, в том числе 50 г. животных. Потребность взрослого организма в белке составляет около 100 г в сутки (при больших физических нагрузках – 120 – 170 г). Особенно важны полноценные белки растущему организму.

Ферменты—это вещества белковой природы, вырабатываемые животной клеткой и выполняющие роль катализатора всех биохимических процессов. Дыхание и работа сердца, рост и деление клеток, мышечное сокращение, переваривание и усвоение пищи, синтез и распад всех биологических веществ — обусловлены быстрым и бесперебойным действием определенных ферментных систем.

Как и все белки, ферменты построены из аминокислот, остатки которых в молекуле каждого фермента соединены в определенной последовательности в полипептидную цепь. Порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи и их число характерны для каждого данного фермента.

Ферменты играют огромную роль в процессах питания и обмена веществ. большое значение они имеют и для производства пищевых продуктов. Ферменты могут ускорять как полезные процессы, так и нежелательные, приводящие к порче продуктов. Действие ферментов зависит от ряда факторов, среди которых наиболее важны температура и реакция среды (величина рН среды):

— Оптимальной температурой для их развития является температура 40 —60 °С. При низких температурах ферменты не разрушаются, но действие их резко замедляется, при высоких (70 — 80 °С и выше) — они денатурируются и утрачивают свою активность. Для ферментов человека и животных оптимум действия 37 — 38 °С, т.е. температура тела.

— Многие ферменты активны при нейтральной реакции среды, т.е. при значениях рН среды, близких к физиологическим. В кислой или щелочной среде они теряют свою активность, за исключением некоторых, которые действуют в кислой и щелочной среде.

Кроме температуры и величины рН среды на активность ферментов влияют различные вещества, которые могут активизировать (ионы различных металлов) или замедлять (например, синильная кислота) действие ферментов.

В зависимости от функциональной направленности ферменты делят на шесть классов: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы (синтетазы).

· Оксиредуктазы катализируют окислительно-восстановительные процессы в организме.

· Трансферазы принимают участие в промежуточном обмене веществ. Они катализируют перенос химических группировок — метильной (СН₃), аминной (NH₂) и других — от одного соединения к другому.

· Гидролазы катализируют процессы расщепления сложных веществ с присоединением к ним воды.

· Лиазы — ферменты, отщепляющие негидролитическим путем различные группы (CO₂, Н₂0, NH₃) от веществ с образованием двойных связей или присоединением группы к двойным связям. Они играют большую роль в процессах обмена веществ.

· Изомеразы катализируют внутримолекулярное перемещение различных групп, т. е. превращение изомерных форм друг в друга.

· Лигазы (синтетазы) принимают участие в синтетических процессах.

От химических катализаторов ферменты отличаются тем, что каждый из них действует на вполне определенное вещество или на химическую связь строго определенного типа, например, сахараза катализирует только сахарозу, лактаза — лактозу и т. д.

Активность ферментов огромна, она во много раз превышает активность неорганических катализаторов. Так, для расщепления белков до аминокислот 25 % -й серной кислотой при кипячении необходимо 20 ч, а под действием фермента трипсина в организме человека этот процесс протекает за 2—3 ч. Ферменты в ничтожных количествах способны катализировать большие количества вещества — одна часть фермента сахаразы катализирует 200 тыс. частей сахарозы.