Фракционирование белков мяса. Количественное определение белков

Состав говяжьего мяса. Группы белков мышечной и соединительной ткани по их растворимости. Описание процесса фракционирования смеси белков на индивидуальные белки. Их количественное определение в мясе спектрофотометрическим методом Варбурга-Христиана.

Рубрика Кулинария и продукты питания
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 19.03.2015
Размер файла 202,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ивановский государственный химико-технологический университет

Факультет ОХиТ

Кафедра технологии пищевых продуктов и биотехнологии

Лабораторная работа

по курсу «Введение в технологию продуктов питания»

«Фракционирование белков мяса. Количественное определение белков»

Выполнил: студент гр. 4-29

Ивлев П.А.

Иваново 2012

Цель работы:

1. Проведение экстракции и последующего анализ белков животного происхождения по растворимости говяжьего мяса;

2. Освоение спектрофотометрического метода анализа белков говяжьего мяса;

Теоретическое введение:

Мясо -- части туши сельскохозяйственных животных, состоящие из мышечной и сопутствующих тканей: соединительной, жировой, хрящевой, костной, нервной, крови, а также, кровеносных сосудов и лимфатических узлов.

Мясные продукты являются одним из основных источников полноценного белка, содержание которых колеблется в пределах 11-22%.

В состав мяса и мясопродуктов входят простые и сложные белки, в том числе водо-, соле- и щелочерастворимые, обеспечивающие, например, такие важные функции, как удержание воды, набухаемость и растворимость, а также сложные белки-пигменты, отвечающие за цвет продукта. Белки различаются не только химическим и пространственным строением, но и размерами частиц, а также формой молекул. Последняя включает две группы: фибриллярные и глобулярные, отличающиеся физико-химическими свойствами, прежде всего растворимостью в воде, водно-солевых растворах и водных растворах полярных растворителей, а также способностью к денатурации, гидролизу и другим превращениям. Белки животного происхождения, и в частности белки мяса, по аминокислотному составу более соответствуют структуре человеческого тела, а значит более отвечают потребностям организма, а в частности белки мышечной ткани хорошо сбалансированы по аминокислотному составу, в них нет недостатка незаменимых аминокислот.

Белки - главный компонент органических веществ. Они влияют не только на пищевую и биологическую ценность в мясе, но и предопределяют ф/х, технологические показатели сырья и готовой продукции в целом.

Мышечные белки по их растворимости (и морфологическому строению клеток) делят на три группы:

1. Белки мышечной ткани:

Миозин - фибриллярный белок, составляет около 40% белков клетки мышечной ткани, состоящий из двух навитых друг на друга б-спиральных полипептидов. Миозин - полноценный, хорошо перевариваемый белок. Совершенно чистый миозин растворим в воде и образует вязкий раствор с массовой долей до 4% белка. Температура денатурации миозина около 45 - 50 °С (у птицы около 51 °С); изоэлектрическая точка определяется при рН 5,4. Биологические функции миозина связаны с координированным движением живых организмов и автолитическими превращениями мышечных тканей после убоя животных.

Актин составляет 12-15% всех мышечных белков и является основным компонентом тонких нитей. Этот белок существует в двух формах - глобулярной (Г-форма) и фибриллярной (Ф-форма). В растворах с низкой ионной силой актин существует в виде мономера. При повышении ионной силы раствора до физиологического уровня Г-актин полимеризуется в Ф-актин, очень похожий на нить. Г-актин представляет собой одну полипептидную цепочку, сложенную в глобулу. Быстрая полимеризация актина происходит также при добавлении ионов Mg2+. При этом образуется двунитчатая спираль, каждая составляющая в которой напоминает нить бус, закрученных одна вокруг другой. Актин относится к полноценным и легкоусвояемым белкам.

Миоглобин - хромопротеид, составляющий в среднем 0,6-1,0% общего количества белков. Миоглобин - белок, обуславливающий характерную красную окраску мяса мышечной ткани. Он состоит из белковой части - глобина и простетической группы - гемма (Рис. 1).

мясо белок фракционирование растворимость

Рис. 1. Структурная формула гемма.

Структура белка представлена одной полипептидной цепью, состоящей из 153 аминокислотных остатков. Функция данного белка состоит в передаче кислорода, доставляемого гемоглобином, ферментативным системам клеток.

Миоглобин мяса легко присоединяет кислород, с образованием ярко-красного фермента - оксимиоглобина (MbO2). При этом железо не окисляется, а остается двух валентным, т. е. гем в молекуле миоглобина окружен остатками глобина. Но под воздействием света, кислорода воздуха в течение длительного времени происходит более глубокое окисление - до Fe3+ - коричневое окрашивание.

Рис. 2. Формы миоглобина.

Соотношение вышеуказанных производных миоглобина, присутствующих в мясе и определяет его цвет. Отличить эти формы друг от друга и определить их содержание можно по ЭСП миоглобина.

Миоальбумины составляют около 1-2% белков мышечного волокна. Растворимы в воде и нерастворимы в кислой среде, так как имеют изоэлектрическую точку около рН 3,0-3,5; температура денатурации 45-47 °С.

Глобулин составляет около 20% общего количества белковых веществ мышечного волокна. Растворим в солевых растворах даже очень низкой концентрации, температура денатурации при рН 6,5 около 50 °С, при рН 7,0 - около 80 °С, изоэлектрическая точка лежит в интервале рН 5,0-5,2.

Тропомиозин - белок палочковидной формы с относительной молекулярной массой около 70 000, постоянно присутствующий в структуре тонких (актиновых) филаментов. Биологическая роль тропомиозина сводится к регулированию взаимодействия актина и миозина в процессе мышечного сокращения. Массовая доля тропомиозина составляет 10-12% всех белков миофибрилл или 2,5% белков мышц. Растворим в воде, но из мышечной ткани водой не извлекается. Изоэлектрическая точка определяется при рН 5,1.

2. Белки соединительной ткани

Коллаген - фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма (сухожилие, кость, хрящ, дерма и т. п.) и обеспечивающий ее прочность и эластичность. Коллаген обнаружен у многоклеточных животных; отсутствует у растений, бактерий, вирусов, простейших и грибов. Это основной компонент соединительной ткани и самый распространенный протеин у млекопитающих, составляющий от 25% до 35% протеинов во всём теле. Молекула коллагена представляет собой правозакрученную спираль из трёх б-цепей. При частичном гидролизе коллаген превращается в желатин - бесцветную или имеющую желтоватый оттенок смесь полипептидов, продукт переработки (денатурации) соединительной ткани животных.

Эластин - белок, обладающий эластичностью и позволяющий тканям восстанавливаться, например, при защемлении или порезе кожи. Эластин - белок, отвечающий за упругость соединительных тканей. Подобно коллагену, богат глицином и алинином, в то же время содержит большое количество лизина и мало пролина; существует в виде сети полипептидных цепей, благодаря чему обладает большой упругостью.

Качество мяса в значительной степени зависит от содержания в ней соединительной ткани: чем больше соединительной ткани, тем ниже биологическая и пищевая ценность.

Мышечные белки по их растворимости (и морфологическому строению клеток) делят на три группы:

· Миофибриллярные (солерастворимые) - белки нерастворимые в воде, но растворимые в 1%-ом и более растворе поваренной соли. Данный тип белков составляет 55 % от общего количества белков.

· Сакроплазматические - белки, растворимые в воде и в растворах малой ионной силы ( < 0,6 ммоль/дм3). К ним относят окислительные и липидосодержащие ферменты, миоглобин, а также гемовые и гликолетические пегменты.

· Белки стромы - преимущественно белки (3-5 % от общего содержания) соединительной ткани, которые служат каркасом, поддерживающим структуру мышц. Являются щелочерастворимыми белками.

Состав говяжьего мяса:

Говядина I и II категории содержит: воды 67,7 и 71,7 %, белков - 18,9 и 20,2 г %, жиров - 12,4 и 7,0 г %(калорийность - 187 и 144 ккал в 100 г продукта); калий - 315 и 334 мг %, натрия 60 и 65 мг %, кальций 9 и 10 мг %, магния - 21 и 23 мг %, фосфора - 198 и 210 мг %, железа - 2,6 и 2,8 мг %; Витаминов: В1 - 0,06 и 0,07 мг %, В2 - 0,15 и 0,18 мг %, РР - 2,8 и 3,0 мг %. Малоценных белков эластина и коллагена говядина в среднем содержит 2,6 %. Первый из них главным образом сосредоточена внутри сухожилий, фасций, коллаген - основной компонент связочного аппарата. Жиры, накапливающиеся непосредственно в мышечной ткани, создают привычное для большинства людей ощущение вкусности блюда из говядины и, разумеется, повышает его калорийность.

По различны данным, холестерина в говяжьем жире в среднем 75 %, а противохолестеринового фактора - лецитина в среднем 70 %. Однако сами мышечные волокна содержат большое количество лецитина и, что не менее важно, довольно много холина и метионина. Поэтому говядина обладает немалыми липотропными свойствами. В 100 г говядины содержится примерно 0,35 г азотистых экстрактивных веществ. Кроме уже перечисленных минеральных веществ, микроэлементов есть в ней также кобальт, цинк, медь, никель, сера, марганец.

Биуретовая реакция -- качественная на все без исключения белки, а также продукты их неполного гидролиза, которые содержат не менее двух пептидных связей. Биуретовая реакция обусловлена присутствием в белках пептидных связей, которые в щелочной среде образуют с сульфатом меди (ІІ) окрашенные медные солеобразные комплексы.

Рис. 3

Биуретовую реакцию дают также некоторые небелковые вещества, например биурет (NH2-CO-NH-CO-NH2), оксамид (NH2CO-CO-NH2), ряд аминокислот (гистидин, серин, треонин, аспарагин).

Ход работы:

I. Фракционирование белков говяжьего мяса.

После экстракции белков, т.е. перевод белков в растворенное состояние, приступают к разделению - фракционированию смеси белков на индивидуальные белки. Для этого применяют разнообразные методы: высаливание, тепловую денатурацию, осаждение органическими растворителями, хроматографию, электрофорез, распределение в двухфазных системах, кристаллизацию и др. Растворение белков в воде связано с гидратацией каждой молекулы, что приводит к образованию вокруг белковой глобулы водных (гидратных) оболочек, состоящих из ориентированных в определенной форме в пространстве молекул воды. По химическим и физическим свойствам вода, входящая в состав гидратной оболочки, отличается от чистого растворителя. В частности, температура замерзания ее составляет -40°С. В этой воде хуже растворяются сахара, соли и другие вещества. Растворы белков отличаются крайней неустойчивостью, и под действием разнообразных факторов, нарушающих гидратацию, белки легко выпадают в осадок. Поэтому при добавлении к раствору белка любых водоотнимающих средств (спирт, ацетон, концентрированные растворы нейтральных солей щелочных металлов), а также под влиянием физических факторов (нагревание, облучение и др.) наблюдаются дегидратация молекул белка и их выпадение в осадок.

1. Выделение водорастворимых белков:

В плоскодонную колбу (100 мл) помещаем 2 г гомогенизированной мышечной ткани, заливаем дист. Водой, экстрагируем в термостате при температуре 30 0С в течение 15 минут (при постоянном перемешивании).

Водорастворимой фракции белков даем отстоятся, отфильтровываем осадок, а фильтрат используем для исследования растворения альбуминов. Промытый водой осадок мышечной ткани оставляем для выделения глобулинов, а фильтрат, содержащие альбуминовые белки разделяем на две порции:

- к первой порции ( ? 1 мл) добавляем 1 мл биуретового реактива (цвет

- ко второй порции (? 3 мл) добавляем 1 мл мелкоизмельченный порошок (NH4)2SO4 при нагревании до насыщения.

Выпавшие альбуминовые белки отфильтровываем.

Результаты:

В результате в раствор переходят альбуминовые фракции белков мышечной ткани (мионин, миоглобин, миоглобулин, глобулин). При добавлении биуретового реактива наблюдаем образование сине-фиолетового окрашивания.

Из другой части раствора, где проводили высаливание альбуминовой фракции при добавлении (NH4)2SO4 до насыщения - ионы соли связывают молекулы воды, что приводит к разрушению гидратных оболочек на поверхности белковой молекулы, в результате этого происходит их укрупнение, образуется осадок. В нашем случае серьезных изменений в структуре белка не происходит: он не теряет своих первоначальных свойств, поэтому полученный осадок может повторно растворяться в воде.

Растворимость белков в воде зависит от количества полярных групп, структуры, размеров и формы молекул. Водорастворимые белки имеют преимущественно глобулярное строение, (т. е. сферическую форму), причем неполярные радикалы аминокислот (лейцина, валина, аланина, финилаланина) находятся внутри белковой молекулы, а на наружной - полярные группы, за счет чего увеличивается растворимость в воде.

Молекулярные массы глобулиновых белков выше, чем у белков альбуминовой фракции, поэтому размеры глобулинов больше - на них хуже образуются гидратные оболочки и их растворимость в воде значительно ниже.

2. Выделение солерастворимых белков:

Оставшуюся на марле кашицу из мышечной ткани (после извлечения водорастворимых белков) отжимаем, переносим в ступку и растираем с 10 мл 10 % раствора (NH4)2SO4 для извлечения глобулиновой фракции белков.

Полученный экстракт отстаиваем и отфильтровываем, а фильтрат, содержащий глобулиновую фракцию белков мяса, разделяем на две части.

- к первой порции ( ? 2 мл) добавляем добавляем равный объем (NH4)2SO4 для достижения полунасыщения; выпавшие глобулины отфильтровываем и проверяем их растворимость. К раствору добавляем биуретовый реактив (бесцветный раствор), тем самым доказав, что в растворе не осталось белков.

- ко второй порции ( ? 5 мл), для осаждения миозина, добавляем сухой порошок NaCl при нагревании до полного насыщения. Образовавшийся осадок - миозин, спустя 5 мин отделяем на центрифуге, а оставшуюся жидкость декантируем. Оставшийся на дне миозин растворяем в дистилировной воде и проводим качественную реакцию на наличие белков с биуретовым реактивом (фиолетовый цвет).

Результаты:

Полученную солерастворимую (в 10 % растворе (NH4)2SO4) фракцию белков, в которую входят миозин, актин, тропомиозин. Из одной части раствора было проведено осаждение белков, добавляя насыщенный раствор (NH4)2SO4 до полунасыщения, из другой части - выделяли миозин, добавляя NaCl до насыщения. Миозин растворили в дист. воде, а фильтрат не содержал белков (биуретовая реакция без окрашивания).

3. Выделение щелочерастворимых белков:

Оставшийся после экстракции водо- и солерастворимых белков осадок переносим в плоскодонную колбу и заливаем 5 мл 10 %-ого раствора NaOH и помещаем на 20 мл в кипящую водяную баню, полученный раствор охлаждаем и отфильтровываем. К 3 мл фильтрата добавляем по каплям раствор 0,1 Н уксусной кислоты для нейтрализации щелочи. Выпавший осадок, который представляет собой белки стромы, спустя 5 мин отфильтровываем. К фильтрату добавляем 1 мл биуретового реактива, в результате фильтрат приобретает фиолетовую окраску.

Результаты:

Полученный фильтрат представляет собой белки стромы. При биуретовой реакции окраска раствора приобрела бледно-фиолетовый цвет, т.е. белки удалось выделить не полностью, при добавлении уксусной кислоты, но при избытке которой белки переходят в осадок, а фиолетовая окраска говорит о том, что в фильтрате присутствуют такие белки как альбумины, которые кроме воды растворимы и в солевых растворах кислот и щелочей.

Полученные в ходе эксперимента данные заносим в Таблицу 1.

Таблица 1. Таблица данных по эксперименту фракционирования белков говяжьего мяса

Исходный материал

Растворитель

Растворимый белок

Из какого растворителя высаливается

Биуретовая реакция

Мясо (говядина)

фильтрат альбуминовой фракции белков

H2O

Миоген, миоглобин, альбумин

(NH4)2SO4

+

фильтрат глобулиновой фракции

(NH4)2SO4

Миозин, актин, глобулины

(NH4)2SO4

+

(NH4)2SO4

Миозин

NaCl

+

фильтрат, содержащий белки стромы

NaOH

Белки стромы

CH3COOH

+

II. Количественное определение белков

В данной работе содержание белков определялось спектрофотометрическим методом Варбурга-Христиана, который основан на способности ароматических радикалов таких аминокислот, как тирозин, триптофан, фенилаланин, содержащихся в белках, к светопоглощению при 280 нм. Однако при данной длине волны дают поглощение и нуклеиновые кислоты (Absmax ? 260 нм). Поэтому при определении массовой доли белка, измерение оптической плотности раствора производят при 260 и 280 нм, внося тем самым поправку на присутствие нуклеиновых кислот и нуклеотидов.

Определение массовой доли белка:

Для анализа брали 1 мл исследуемого белоксодержащей пробы (содержание белка 0,05…2 мг), затем добавляли 9 мл 0,85 % раствора хлорида натрия и снимали спектр полученного раствора, с помощью спектрофотометра Cary 50 (базисная линия была снята относительно 0,85% раствора NaCl). Массовую долю белка (Б, %) определяем по формуле:

- определение массовой доли миоглобина:

Рис. 3. ЭСП для миоглобина

Миоглобин, как указывалось выше, относится к водорастворимым белкам; полученный раствор миоглобина имеет ярко красный цвет. Наличие трех максимумов поглощения: при 416 нм, 542 нм и 580 нм, указывает на то, что полученная белковая смесь содержит миоглобин в окси форме (MbO2).

Т.о. массовая доля миоглобина в мышечной ткани следуемого говяжьего мяса:

- определение массовой доли водорастворимых белков:

Рис. 4. ЭСП для водорастворимых белков

Вывод: в ходе проведения данной лабораторной работы была проведена экстракция, фракционирование и анализ белков животного происхождения (в частности белков мясо говяжьего) по растворимости: за счет того, что альбумины лучше растворяются в воде, они осаждаются из насыщенного раствора (NH4)2SO4, в свою очередь глобулины осаждаются уже при достижении полунасыщения (NH4)2SO4. Миозин выделяли из насыщенного раствора NaCl, а белки стромы осаждаются при нейтрализации щелочного раствора уксусной кислотой.

Освоен спектрофотометрический метод количественного определения содержания белков в мясе, в результате которого содержания белков в мясе говяжьем составило %:

· миоглобина: 0,27 ;

· водорастворимых: 0,002.

Список использованной литературы

1. Скурихин И.М. Химический состав пищевых продуктов. Кн.2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов. / Под. ред. проф., д.т.н. И.М. Скурихина и проф. д.м.н. М.Н. Волгарева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 360 с.

2. Гамаюрова В.С., Ржачитская Л.Э. Пищевая химия: лабораторный практикум

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Химический состав мяса животных и птицы. Характеристика основных белков мышечной ткани. Классификация белков мяса и мясопродуктов по морфологическому признаку клеток мышечных тканей животных. Биохимические превращения и свойства мяса. Кислая среда мяса.

    реферат [39,6 K], добавлен 10.04.2010

  • Изучение свойств и структуры белков как сложных азотосодержащих соединений. Денатурация белка и определение его содержания в пищевых продуктах. Аминокислотный состав белков и суточная потребность в белках у человека. Значение белков в питании организма.

    реферат [31,3 K], добавлен 30.05.2014

  • Классификация белков в зависимости от их строения и свойств. Характеристика биологических функций белков. Основные условия денатурации белков. Электропроводность молока, изменение его состава при нагревании. Процесс сычужного свертывания молока.

    контрольная работа [268,6 K], добавлен 14.06.2014

  • Изменения при приготовлении отделочных полуфабрикатов. Гидратация и дегидратация белков. Денатурация белков. Желированные сладкие блюда. Технология приготовления и требования к желированным и сладким блюдам. Технологический процесс приготовления пищи.

    курсовая работа [348,6 K], добавлен 03.11.2008

  • Основы автолитических превращений мяса. Характеристика фермента, участвующего в гидролитической порче жиров. Влияние температуры и реакции среды (рН) на активность ферментов. Характеристика ферментов класса "гидролаз". Изменение белков мяса при посоле.

    реферат [37,4 K], добавлен 29.11.2011

  • Органолептические показатели "ненормального мяса" молодых и старых животных, причины отклонений. Виды порчи мяса: загар, гниение, ослизнение. Химические изменения мышечной ткани при созревании и посмертном окоченении. Ветеринарно-санитарная оценка мяса.

    презентация [3,7 M], добавлен 21.08.2015

  • Изучение химического состава мяса рыбы, характеризующегося содержанием белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и воды, а также наличием необходимых для человека аминокислот и их количеством. Энергетическая и биологическая ценность рыбы.

    курсовая работа [35,9 K], добавлен 01.12.2010

  • Особенности морфологии и химии мяса. Органолептические и биохимические изменения мяса после убоя, химический состав, пороки. Послеубойные изменения мяса, методы определения его свежести. Определение рН мяса потенциометрическим методом, проведение анализа.

    курсовая работа [817,8 K], добавлен 15.11.2010

  • Химический, аминокислотный состав различных видов мяса и содержание в них микронутриентов. Комплексная оценка качества мяса страуса. Содержание экстративных веществ в мясе традиционных видов хозяйственных животных и в мясе африканского страуса.

    статья [20,3 K], добавлен 19.08.2013

  • Пища как источник существования человека. Питательная ценность продукции. Свойства белков, жиров и углеводов. Физиологически полноценное питание людей (рациональное питание). Рацион ребенка школьного возраста, норма потребления белков, жиров и углеводов.

    презентация [4,1 M], добавлен 25.01.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.