загрузка...
загрузка...
На головну

Основні принципи регуляції біохімічних процесів

  1. Amp; 10. Основні напрямки сучасної філософія історії
  2. I Основні інформаційні процеси і їх реалізація за допомогою комп'ютерів
  3. I. 2.4. Принципи та методи дослідження сучасної психології
  4. I. Основні і допоміжні процеси
  5. II. 6.4. Основні види діяльності та їх розвиток у людини
  6. II. Основні завдання та їх реалізація
  7. III. Основні етапи міжнародних відносин в Новий час.

1) рецепторні-конформаційний принцип (білкова молекула дізнається специфічний для неї фактор, наприклад, якийсь сигнал у вигляді гормону, і взаємодіючи з ним, змінює свою конформацію, що впливає на функціональну активність всього внутрішньоклітинного комплексу).

2) Принцип зворотного зв'язку (як правило, негативною) і прямого зв'язку (як правило, позитивної).

3) Принцип максимальної економії складових частин і процесів.

4) Компартменталізація метаболічних процесів (їх приуроченість до різних клітинним компартментам).

Розділ 10. РОЛЬ біохімічних ПРОЦЕСІВ ПРИ

Зберіганні та ПЕРЕРОБКИ ПИЩЕВОГО СИРОВИНИ

Лекція 16. Біохімічні процеси, що відбуваються

в харчовій сировині при зберіганні

1. Прикладне значення біохімічних перетворень,

що відбуваються в харчовій сировині при його зберіганні і переробці

Біохімічні показники і перетворення лежать в основі якісної оцінки харчової сировини, заходів по боротьбі з втратами в процесі зберігання і розробки шляхів удосконалення технологічних процесів харчової промисловості.

За останні 50 років виникли зовсім нові галузі харчової промисловості, що базуються на досягненнях біологічної хімії і які становлять її практичне використання. Наприклад, виробництво органічних харчових кислот - лимонної, молочної та інших за допомогою різних мікроорганізмів.

Якщо взяти вітамінну промисловість, то вона цілком є ??прикладом застосування успіхів біологічної хімії. Виявлення сировинних ресурсів, розробка та вдосконалення технології виробництва, норми і способи застосування вітамінів - все базується на біохімії, на її успіхи і досягнення.

Потрібно відзначити, що якісне вивчення рослинної сировини біохімік повинен вести в нерозривному зв'язку з селекціонером і технологом. Прикладом того, до яких сумних результатів призводить забуття цієї істини, є історія пшениці «Зоря», яка була виведена селекціонерами як вельми урожайний і хороший у багатьох відношеннях сорт. Цей сорт пшениці без попередньої біохімічної оцінки з точки зору властивостей його білково-протеазний комплексу і якості клейковини свого часу зайняв на Україні великі площі. Виявилося, що він дає борошно з абсолютно незадовільними хлібопекарськими якостями.

Цікаві роботи, які свідчать про високу ефективність зв'язку селекціонерів з биохимиками, проведені в останні десятиліття в США по виведенню високоолійних форм кукурудзи. В результаті великих досліджень, проведених селекціонерами в тісній ув'язці з биохимиками, виведені форми кукурудзи, що містять в зерні до 14% жиру.

Вельми важливим завданням, що стоїть перед селекціонерами і биохимиками, є підвищення харчової і кормової цінності білків зернових і зернобобових культур шляхом виведення сортів, запасні білки яких більш багаті незамінними амінокислотами, в першу чергу, на лізин, триптофан і метіонін.

Ряд важливих завдань стоїть перед біохімією в зв'язку з боротьбою за підвищення якості харчових продуктів. З метою поліпшення смакових якостей і аромату продукції доводиться застосовувати спеціальні методи, які дають можливість виділяти речовини ароматичного комплексу в незмінному стані, а також проводити їх ідентифікацію та кількісне визначення в мізерно малих кількостях, що обчислюються тисячними частками міліграма.

2. Біохімічні процеси, що відбуваються при проростанні і дозріванні зерна

Для проростання зерна необхідні три умови: волога, доступ кисню і відомий мінімум тепла.

В результаті проростання різко посилюється дія ферментів зерна, починається процес розчинення відкладених в ендоспермі складних речовин з утворенням більш простих. Крохмаль перетворюється в декстрини і мальтозу, білок - в амінокислоти, жир - в гліцерин і жирні кислоти.

Суха вага зерна при проростанні дуже сильно знижується, тому що в цей період зерно втрачає велику кількість містяться в ньому органічних речовин. В процесі проростання зерна активність ферментів різко збільшується: особливе значення має збільшення активності a-амілази. Саме воно є головною причиною різкого погіршення хлібопекарських якостей борошна, отриманого з пророслого зерна (борошно, отримана з пророслого зерна, дає поганий хліб з несмачним, заминається, нееластичним і недостатньо пористим м'якушем).

Іншою причиною погіршення якості борошна, отриманого з пророслого зерна, є зміна властивостей клейковини під впливом протеолітичних ферментів. Клейковина втрачає пружність і стає дуже слабкою, липкою, а потім повністю руйнується. На перших етапах проростання розриваються дисульфідні і водневі зв'язку в клейковини білку, а далі починають розщеплюватися пептидні зв'язку (відбувається протеоліз).

при проростанні різко зростає дихання зерна. Тому цілком зрозуміло, що проросле зерно за інших рівних умов буде зберігатися значно гірше, ніж нормальне.

при дозріванні зерна відбуваються процеси, в цілому як би зворотні тим, які спостерігаються при проростанні. При дозріванні, по-перше, поступово знижується активність ферментів і доходить, нарешті, до якоїсь величини, характерної для повністю дозрілого зерна. Оскільки при дозріванні знижується активність ферментів, природно, що і процес дихання, інтенсивність якого залежить від дії ферментів, також буде слабшати і, нарешті, досягне якоїсь величини, характерної для повністю дозрілого зерна. У міру дозрівання відбувається перетворення розчинних низькомолекулярних речовин, притекающих в зерно з листя і стебел, в високомолекулярні нерозчинні речовини.

На ранніх фазах дозрівання майже половина сухої речовини зерна складається з цукрів і розчинних левулезанов. У міру дозрівання кількість високомолекулярних вуглеводів - крохмалю і гемицеллюлоз - поступово зростає, а вміст цукрів і левулезанов відповідно зменшується. Освіта нерозчинних полісахаридів відбувається за рахунок притекающих в зерно розчинних цукрів.

При дозріванні зерна кількість амінокислот в ньому поступово зменшується, а вміст білка зростає: синтез білків йде за рахунок притекающих в нього амінокислот.

Клейковина утворюється в созревающем зерні дуже рано, ще до початку молочної стиглості, проте якість її в цей період низька, вона кришиться і насилу утворює зв'язний грудку. У міру дозрівання зерна вміст клейковини в ньому зростає, а якість поліпшується. При дозріванні насіння відбувається також накопичення жиру (за рахунок вуглеводів, притекающих в насіння з листя і стебел). У міру дозрівання відбувається поступове перетворення крохмалю в жир, тобто як би «ожиріння» крохмальних зерен.

Питання про накопичення речовин в созревающем зерні має велике практичне значення в зв'язку з визначенням правильних термінів збирання врожаю і в зв'язку з боротьбою за зниження втрат зерна при збиранні. Найважливішим засобом боротьби з втратами є роздільне збирання зернових культур, при якій зерно, прибране в період воскової стиглості, залишається деякий час після жнив в снопах і валках. Роздільне збирання значно знижує втрати зерна від осипання і сприяє при сприятливій погоді швидкому підсихання зерна в валках, що покращує його товарні і насіннєві якості. Практично роздільне збирання слід починати при вологості зерна близько 35-40%, що відповідає середині фази воскової стиглості.

При дозріванні зерно може піддаватися різним несприятливих впливів, в результаті чого погіршуються його борошномельні і хлібопекарські якості.

По-перше, це проростання зерна під час дозрівання і в процесі збирання.

Другий важливий вид дефектного зерна - це морозобойное зерно пшениці. Морозобойное пшениця з'являється в результаті впливу морозу на не зовсім дозріле зерно. Якщо вологість зерна вище 45%, воно особливо легко пошкоджується морозом.

Морозобойное зерно пшениці відрізняється від нормального за зовнішнім виглядом: воно більш щупле, має зморшкувату поверхню, колір його змінений. Морозобойное зерно дає борошно з низькими хлібопекарськими якостями, погано зберігається і легко піддається самозігрівання і псування. Борошно, отримана з морозобойного зерна, містить менше клейковини і, що особливо важливо, якість клейковини значно погіршується. Клейковина, відмита з такого борошна, кришаться, непружна, нееластична. Разом з тим борошно з морозобойного зерна відрізняється підвищеною активністю a-амілази. Чим зерно менш зріле і чим вище його вологість, тим сильніше воно пошкоджується морозом і тим гірше його насінні і хлібопекарські якості. Борошно, отримана з морозобойного зерна, дає хліб з заминається м'якушем, солодкуватим, які мають неприємний запах і смак солоду.

Під час дозрівання зерно пшениці може бути пошкоджено клопами-черепашками. Зерно, пошкоджене цими комахами, відрізняється від нормального тим, що в місці пошкодження має темну точку і світла пляма; іноді темної точки немає і в місці пошкодження є лише світла пляма з зморшкуватою поверхнею. Клоп-черепашка під час дозрівання зерна наколює його своїм хоботком і в місці уколу вводить слину, в якій містяться дуже активні ферменти. Особливо активні в слині цієї комахи протеази, що розщеплюють білки і тому руйнують клейковину. Цей фермент найбільш активно діє при слаболужною реакції і в цьому відношенні схожий з трипсином кишечника людини.

В результаті пошкодження зерна клопами-черепашками знижується вміст загального азоту в зерні: якщо в нормальній частини зерна азоту 2,76% від сухої речовини, то в пошкодженій - лише 1,14. Це відбувається тому, що черепашка, наколюючи зерно, частково розчиняє і висмоктує його вміст, в першу чергу білок. У пошкодженій частині зерна під впливом ферменту, внесеного черепашкою, половина всього білка розщеплена, перетворена в низькомолекулярні азотисті сполуки.

3. Біохімічні процеси, що відбуваються при зберіганні

продовольчої сировини

Однією з основних завдань біохімічних досліджень в галузі харчової промисловості є глибоке вивчення фізіолого-біохімічних процесів, що протікають в харчовій сировині і готовій продукції під час зберігання. Кінцеве завдання дослідницьких робіт цього напрямку - зведення до мінімуму різного роду кількісних і якісних втрат на основі регулювання біохімічних процесів.

Найважливішим із цих процесів є вітер, який легко переходить в процес самозігрівання. Від інтенсивності дихання в значній мірі залежать втрати органічної речовини сухого (зерно) і соковитого (плоди і овочі) рослинної сировини. Від характеру дихання і пов'язаних з ним ферментативних процесів залежить життєздатність зерна, що зберігається, розвиток так званих фізіологічних розладів у зберігаються плодів або ж погіршення якості, подібне накопичення цукру в картоплі. Тому з'ясування умов, що визначають інтенсивність і характер дихання зберігається рослинного харчового сировини, приділяється дуже велика увага.

В результаті проведених різними вченими дослідників встановлена ??зона критичної вологості зерна, перевищення якої призводить до різкого посилення процесу дихання; для зернових культур - в межах від 14 до 15% вологості і для олійних - близько 9-10%.

У зерні в залежності від того, в яких умовах воно знаходиться, можуть здійснюватися два види дихання: аеробне і анаеробне (бродіння). В результаті аеробного дихання споживаються цукор (глюкоза) і кисень, а утворюються вуглекислий газ і вода. При аеробному диханні виділяється тепло: 674 ккал га одну грам-молекулу (180 г) витраченої глюкози.

При анаеробному диханні також виділяється певна кількість тепла: 28 ккал на одну грам-молекулу витраченої глюкози.

До яких наслідків призводить інтенсивне дихання зерна?

Перш за все, воно викликає значне витрачання органічних речовин зерна (глюкози). Іншими словами, призводить до зменшення сухого ваги зерна. По-друге, склад повітря в міжзернової просторі змінюватиметься - кисень буде споживатися, а двоокис вуглецю накопичуватися. Нарешті, в результаті посиленого дихання зерна будуть накопичуватися водяні пари, а отже, вологість зерна буде підвищуватися.

Надзвичайно важливий наслідок інтенсивного дихання - виділення тепла. Зернова маса, як відомо, має погану теплопровідність. Тому тепло, що виділяється в результаті інтенсивного дихання зерна, буде як би акумулюватися в зерновій масі, що в свою чергу сприятиме посиленню процесу дихання і виникнення процесу самозігрівання.

Якщо зерно знаходиться в герметичних умовах і в зерновій масі відбувається процес анаеробного дихання, зародок зерна гине від утворюється при цьому етилового спирту, який отруює зародок, і зерно втрачає схожість. Саме тому насіннєве зерно повинно зберігатися в умовах якомога кращого доступу повітря. Іноді при анаеробному диханні зерна поряд зі спиртовим бродінням частково відбувається також процес молочнокислого бродіння, при якому з глюкози утворюється молочна кислота.

Інтенсивність дихання залежить від ряду факторів, у тому числі найбільш важливими є вологість зерна і температура.

Чим вище вологість зерна, тим інтенсивніше воно дихає. Слід зазначити, що посилене дихання зерна починається тільки тоді, коли його вологість досягає певної величини. Вологість зерна, вище якої починається таке різке посилення процесу дихання, називається критичною. Зазвичай критична вологість для зерна злаків і для насіння бобових культур становить 14-15%. Для багатьох жиром насіння олійних культур критична вологість набагато нижче: вона дорівнює 8-9%.

Другий фактор, від якого дуже сильно залежить інтенсивність дихання зерна, - температура. При низьких температурах, близьких до нуля градусів, дихання практично не відбувається, зерно не дихає. У міру підвищення температури інтенсивність дихання різко зростає і, нарешті, при 50-55? З досягає максимуму, після чого починається різке падіння кривої. Це різке падіння інтенсивності дихання зерна відбувається через занадто високу температуру, при якій починається денатурація білків і зерно гине. Тому, якщо охолоджувати, заморожувати зерно, перешкоджаючи, таким чином, виникненню процесу дихання, це буде сприяти кращому збереженню зернової маси. Однак вологе насіннєве зерно не можна охолоджувати занадто сильно (проморожувати), так як воно може втратити схожість.

Третій фактор, від якого залежить інтенсивність дихання зерна, - якість самого зерна. Чим гірше зерно за якістю, тим, за інших рівних умов, воно сильніше, інтенсивніше дихає і тим важче його зберігати. Зерно, яке не пройшло післязбиральної дозрівання, дихає значно інтенсивніше, ніж те, у якого період післязбиральної дозрівання закінчений. Звідси випливає, що щойно зібраному зерно особливо легко може піддатися самозігрівання і псування, внаслідок чого за ним потрібно вести особливо ретельне спостереження.

Для характеристики дихання зерна велике значення має дихальний коефіцієнт - відношення обсягу виділяється при диханні вуглекислого газу до об'єму поглинається кисню. Дихальний коефіцієнт нормального зерна зазвичай дорівнює 1. Якщо це відношення більше 1, значить, зерно виділяє трохи більше двоокису вуглецю, ніж поглинає кисню. Сухе зерно з вологістю 12-14%, як правило, має дихальний коефіцієнт дещо вище одиниці (1,2-1,3), оскільки зародок зерна, навіть в присутності кисню, частково дихає за типом анаеробного дихання.

Якщо дихальний коефіцієнт менше одиниці, це означає, що кисню споживається більше, ніж виділяється двоокису вуглецю. Це спостерігається при диханні олійного насіння, в яких жир, для того щоб перетворитися в необхідну для дихання глюкозу, повинен попередньо окислюватися.

Таким чином, роботи, проведені за останні роки в області біохімічного дослідження процесу сушіння зерна, привели до важливого висновку принципового значення. Вони показують, що зміна фізіологічних і біохімічних властивостей зерна залежить не тільки від температури нагріву зерна, а й від його вологості. Отримані дані свідчать про те, що менш вологе зерно витримує нагрівання при більш високих температурах. Ці дані є обґрунтуванням східчастих режимів сушіння зерна, при яких у міру підсихання зерна температура агента сушіння поступово підвищується, даючи, таким чином, можливість підвищити продуктивність сушіння.

Важлива роль біохімічних процесів, що відбуваються при зберіганні готової продукції, може бути проілюстрована також на прикладі прогоркания круп. Зазвичай прогоркание борошна і круп розглядається як чисто хімічний процес, в основі якого лежить окислення жирової фракції киснем повітря. Однак встановлено, що в процесі прогоркания круп досить істотна роль належить ферментам, а саме: ліпазі і ліпоксигенази. Виявляється, що якщо вихідне зерно піддати короткочасному пропарюванню, то крупа, отримана з такого зерна, прогоркает набагато повільніше, ніж крупа з непропаренного зерна. Ці спостереження вказують шлях підвищення стійкості круп при зберіганні, заснований на інактивованої ферментів зерна, контролюючих гідроліз і окисне розщеплення жирів.

Надзвичайно важливими є біохімічні проблеми, пов'язані зі зберіганням харчової сировини тваринного походження. Так, наприклад, практика зберігання і заморожування м'яса висуває перед биохимиками цілий комплекс питань, що стосуються природи процесу дозрівання м'яса, біохімічних змін під час його заморожування і відтаванні, ферментативних і хімічних перетворень ліпідів при зберіганні м'яса і різних м'ясних продуктів.

 



Попередня   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   Наступна

молочнокисле бродіння | маслянокислое бродіння | Окислювальне декарбоксилювання пірувату (ПВК) | Цикл Кребса (цикл ді-і трикарбонових кислот, цикл лимонної кислоти) | У зерні пшениці близько 30% всіх ліпідів складають ліпіди, пов'язані з білками і вуглеводами, і не екстрагуються діетиловим ефіром. | У зерні пшениці, жита і ячменю міститься в середньому 2% жиру. У зерні вівса жиру трохи більше - близько 5%. Саме тому вівсяні борошно і крупа дуже легко прогоркают при зберіганні. | Особливості біологічної дії вітамінів | Патології, викликані надлишком або нестачею вітамінів | Вітаміни зерна і продуктів його переробки | Загальна характеристика мінеральних речовин і їх ролі в організмі людини |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати