Общая характеристика химического состава масличных семян

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Общая характеристика химического состава масличных семян



1. Липиды

Липидами называют в практически нерастворимые в воде компоненты клетки, которые могут быть экстрагированы органическими растворителями условно названными неполярными. Поскольку вещества хорошо растворимы в подобных им, то и липиды, имеющие диэлектрическую проницаемость 3,0-3,2 за исключением касторового масла (4,6-4,7) липиды растворяются в органических растворителях, имеющих диэлектрическую проницаемость 2,0-4,3. Липиды подразделяют на:

1. свободные (триацилглицеролы), которые можно извлечь из маслосодержащего материала уже после механической обработки;

2. связанные (структурные), которые можно извлечь из маслосодержащего материала после совокупности механической и влаготепловой обработок;

3. прочносвязанные (структурные), которые можно извлечь из маслосодержащего материала после совместной механической, влаготепловой и химической обработок.

Наиболее полное извлечение липидов происходит при обработке измельченных семян спиртовым раствором щелочи при повышенных температурах. При этом полностью разрушаются связи липидов с белками и полисахаридами, липиды также разрушаются и переходят в раствор в виде продуктов щелочного гидролиза. Таким образом, состав и свойства липидов, извлекаемых из маслосодержащего материала зависит от:

вида масличной культуры, сорта, степени зрелости семян;

технологии подготовки семян к хранению и условий хранения;

способов обезжиривания;

вида и полярности растворителя;

степени измельчения, степени разрушения клеточных структур;

условий жарения;

использования химических веществ.

Существует несколько видов классификации липидов. По характеру взаимодействия со щелочью их подразделяют на омыляемые и неомыляемые.

Омыляемые при взаимодействии со щелочью способны образовывать мыла (соли металла и жирной кислоты). Для того, чтобы липид был омыляемым в его состав должна входить хотя бы одна жирная кислота. К омыляемым относят простые и сложные липиды.

Простые липиды в своем составе имеют С, О, и Н (сложные эфиры жирных кислот и двух и трехатомных спиртов.

Сложные липиды содержат остатки спиртов с замещенными группами, а значит кроме С, О, Н содержат S N и др.

Неомыляемые липиды не содержат жирнокислотных остатков (стероиды, терпены, жирорастворимые пигменты, витамины и провитамины на основе изопреновых остатков).

По своим функциям в жизни растений липиды подразделяют на запасные, структурные и защитные или функциональные.

Липиды масличных семян представлены многообразными группами веществ, различных по своим физико-химическим свойствам и биологическому значению. К липидам относят следующие группы веществ:

собственно жиры - триацилглицеролы - сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных жирных кислот.

Фосфолипиды.

Пигменты: хлорофиллы, каротиноиды, ксантофилы, госсипол и др.

Свободные жирные кислоты.

Воски - сложные эфиры одноатомных, реже двухатомных спиртов и высокомолекулярных жирных кислот.

Гликолипиды.

Токоферолы.

Стеролы.

Моноацилглицеролы и диацилглицеролы.

Жирорастворимые витамины (Е, Д, А, К).

Соотношение этих веществ зависит от многих факторов, в частности от культуры и сорта семян, технологии их переработки.

В производственной практике под масличностью подразумевают выраженное в процентах суммарное количество липидов (запасных липидов - триацилглицеролов и сопровождающих их структурных липидов - фосфолипидов, каротиноидов, стеролов, токоферолов и др.), переходящих в эфирную вытяжку из анализируемого материала.

2. Запасные липиды

Сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот называют триацилглицеролами (устаревшие: триглицериды, триглицерины).

Триацилглицеролы в химически чистом виде бесцветны, без вкуса и запаха. Окраска масел, их вкусовые свойства и запах зависят от находящихся в них структурных липидов (каротиноидов, хлорофиллов). Показатель преломления специфичен для каждого масла и зависит от насыщенности жирных кислот причем, чем больше полиненасыщенных жирных кислот тем он выше и находится в пределах 1,44 до 1,48, кроме того он зависит от присутствия продуктов разрушения липидов.

Структурно их можно представить:

Н2С-СО-R

Н2С-СО-R

Н2С-СО-R

где R- углеводородный радикал

Масла способны растворят газы, а также сорбировать летучие вещества и эфирные масла. Это свойство используют в парфюмерной промышленности. Растительные триацилглицеролы имеют высокую молекулярную массу (от 860 до 940), поэтому имеют высокую температуру кипения, но при достижении температуры 240-250оС они интенсивно распадаются с образованием летучих продуктов термического разложения. Плотность при температуре 15оС от 0,900 до 0,980 т/м3 при нагревании уменьшается. Температура застывания жидких растительных масел обычно ниже 0оС, твердых масел - ниже 10оС.

Для триглицеролов характерно протекание следующих реакций:

гидролиз (разрушение водой) различают два вида гидролиза автономный и ферментативный (под действием фермента липаза);

переэтерификация обмен радикалами как внутри молекулы, так и между разными молекулами;

алкоголиз разрушение спиртом,

ацидолиз разрушение кислотой;

окисление, различают первичные продукты окисления - перекиси, которые при дальнейшем окислении распадаются с образованием вторичных продуктов окисления - альдегидов, кетонов, низкомолекулярных и двухосновных кислот, оксикислот, кетокислот и т.д..

Важнейшие свойства триацилглицеролов определяются свойствами входящих в их состав жирных кислот. Жирные кислоты подразделяют на насыщенные (СnН2nО2) и ненасыщенные, которые, в свою очередь бывают мононенасыщенные (СnН2n-2О2), диненасыщенные (СnН2n-4О2), триненасыщенные (СnН2n-6О2) и др.

Как правило жирные кислоты:

прямоцепочечные,

с четным числом углеродных атомов,

одноосновные,

двойная связь в цис-конфигурации.

В большинстве растительных жирных кислот двойная связь находится между 9-м и 10-м атомами (-СН=СН(СН2)7-СООН) углеводородной цепи.

В растительных маслах, полученных из растений, произрастающих на территории России преобладают высокомолекулярные жирные кислоты с с16-с18. В отличие от насыщенных, ненасыщенные кислоты быстро прогоркают (окисляются кислородом воздуха). Присутствие значительного количества ненасыщенных жирных кислот в растительных маслах обусловливает их агрегатное состояние, показатель преломления. Присутствие значительного количества полиненасыщенных жирных кислот (с двумя и тремя двойными связями) обусловливает высыхание растительных масел с образованием пленок.

В полиненасыщенных жирных кислотах двойные связи чаще всего изолированы, то есть располагаются через три углеродных атома, реже - через два (сопряженные связи). При обработке (при высоких температурах) возможно перемещение двойных связей (позиционная изомерия) по углеводородной цепи с образованием сопряженных двойных связей, более реакцеспособных по сравнению с изолированными. Этот процесс имеет место при гидрогенизации, насыщении двойных связей водородом с целью получения из жидких растительных масел твердые саломасы. Кроме того, поскольку сопряженные двойные связи легче изолированных вступают в реакцию окисления, являющуюся частью процесса высыхания их присутствие очень важно при получении из растительных масел олиф и лаков.

3. Структурные липиды

Структурные липиды, входят в состав клеточных мембран (фосфолипиды), в состав покровных тканей семян (воски), многие структурные липиды биологически активные вещества, повышающие пищевую ценность жиров и увеличивающие сроки их хранения (жирорастворимые витамины (токоферолы) и провитамины (каротиноиды).

4. 

5. Фосфолипиды

Фосфолипиды являются важнейшими фосфорсодержащими, соединениями липидного характера, входящими в состав растительных тканей.

Исходя из того, что остаток фосфорной кислоты с присоединенным к нему остатком спирта является полярной группой, остаток глицерина - переходной, а углеводородные радикалы - не полярной частью фосфолипида, то молекулу фосфолипида схематично представляют следующим образом: где окружностью обозначают полярную часть молекулы, а двумя линиями - два углеводородных радикала.

Таблица 4

R+	Аминоспирт	Название фосфолипида
- CH2CH(NH2)COOH	Серин	Фосфатидилсерин
-CH2CH2NH2	Этаноламин	Фосфатидилэтаноламин
-CH2CH2NH(CH3)	Метилэтаноламин	Фосфатидилметиэтаноламин
-CH2CH2N(CH3)2	Диметилэтаноламин	Фосфатидилдиметилатаноламин
-CH2CH2N(CH3)3	Холин	Фосфатидилхолин

Фосфолипиды можно разделить на две большие группы: глицерофосфатиды и сфингозинфосфатиды. Вторая группа обнаружена только в составе фосфолипидов животного происхождения.

Глицерофосфатиды подразделяют на два класса: содержащие азотистые основания (кислоты) и полиолсодержащие.

В случае, когда отсутствует один радикал жирной кислоты, образуется подгруппа лизоформ (например: лизофосфатидилхолин) вышеуказанных фосфолипидов; при удалении обоих радикалов жирных кислот в зависимости от содержащегося в их молекуле азотистого основания остаются глицерофосфатидилхолин и т.д. При отсутствии в такой молекуле азотистого основания, образуется глицерофосфорная кислота.

От формы, в которой находятся фосфолипиды, зависит их гидратируемость, то есть способность фосфолипидов выпадать в осадок в присутствии воды.

Технология гидратации предусматривает использование нескольких способов обработки, позволяющих увеличить степень гидратации:

использование предельных значений рН (концентрированных кислот или щелочей);

электромагнитная активация;

механическая активация.

Фосфолипиды, как и нейтральные липиды, существуют в нескольких полиморфных формах.

Молекулы фосфолипидов характеризуются наличием неполярных (гидрофобных) и полярных (гидрофильных) участков, что определяет их поведение в водных растворах. В зависимости от концентрации молекулы фосфолипидов образуют различные упорядоченные структурные элементы: при низкой концентрации - сферические мицеллы, в которых полярные части молекул образуют внешний слой, а гидрофобные - внутренний, при повышенной концентрации мицеллы группируются в длинные цилиндр (гексагональная кристаллическая структура), а далее образуется специфический тип жидкокристаллической структуры - ламеллярная (слоистая), состоящая из бимолекулярных слоев липидов, разделенных слоями воды. Переход от одной формы мицеллы к другой обусловлен: составом фосфолипидов, температурой, составом водной фазы и пр.

Наличие полярной и неполярной частей молекулы фосфолипидов обусловливает их дифильность, а следовательно и поверхностно-активные свойства. Поэтому их используют в пищевой промышленности в качестве эмульгаторов (стабилизаторов эмульсий).

Общие свойства фосфолипидов в значительной степени обусловлены природой жирных кислот, входящих в их состав: фосфолипиды, которые содержат в основном ненасыщенные жирные кислоты, имеют мазеобразную консистенцию, в то время, как фосфолипиды, содержащие насыщенные жирные кислоты, - твердую консистенцию.

Фосфолипиды обладают высокой способностью солюбилизировать липидные (свободные жирные кислоты, красящие вещества и др.) и не липидные (углеводы, аминокислоты, компоненты масла, неорганические ионы и даже металлы). Кроме того, фосфолипиды обладают взаимной солюбелизирующей способностью.

Фосфолипиды склонны к порошкообразованию, что объясняют значительным содержанием в них углеводов.

Физические и химические свойства фосфолипидов определяются не только дифильным характером их молекул, но и являются функцией структурных особенностей последних.

Фосфолипиды, содержащие первичную или вторичную фосфатные группы, являются сильными кислотами, поэтому присутствие в масле фосфолипидов приводит к завышению кислотного числа масла, а после гидратации кислотное число уменьшается как за счет фосфолипидов, так и за счет солюбелизации ими свободных жирных кислот. В зависимости от рН среды фосфолипиды существуют в различной ионной форме. Изоэлектрическая форма фосфатидилхолина и его лизоформы в области рН 3,5-10.

Фосфатидные кислоты, фосфатидилсерины способны соединяться со щелочами, щелочноземельными и тяжелыми металлами вследствие ярко выраженных кислотных свойств.

Фосфолипиды в условиях получения и переработки масел взаимодействуют с редуцирующими углеводами и продуктами их распада. Эта реакция приводит к образованию гаммы разнообразных темно-окрашенных соединений - меланофосфатидов, что приводит к увеличению цветного числа масел в процессе их получения и переработки.

Фосфолипиды в определенных условиях взаимодействуют с белками. На кинетику и прочность связывания фосфолипидов с белками может влиять структура молекулы фосфолипида, обусловленная компонентами, входящими в состав, а также различная степень ненасыщенности жирных кислот.

Фосфолипиды способны гидролизоваться растворами щелочей и кислот с образованием тех или иных составляющих, причем глубина гидролиза зависит от условий гидролитического расщепления.

Жирнокислотный состав фосфолипидов отличается большей насыщенностью по сравнению с жирнокислотным составом триацилглицеролов соответствующего масла.

Химически чистые фосфолипиды представляют собой белое воскообразное вещество. На воздухе они желтеют из-за образования сложных продуктов окисления ненасыщенных жирных кислот.

Фосфолипиды хорошо растворяются в большинстве органических растворителей его извлекают смесью хлороформа со спиртом. Они плохо растворяются в ацетоне.

Присутствие фосфолипидов в масле с одной стороны желательно, поскольку они увеличивают сроки хранения масла, так как окисляются легче чем триглицериды, а значит являются природными антиоксидантами, кроме того, они необходимы любому живому организму для построения новых и регенерации старых мембран, поэтому являются биологически ценными веществами. С другой стороны, их присутствие нежелательно, так как в процессе хранения масла они, выстраиваясь на поверхности раздела фаз масло-воздух сорбируют воду из воздуха, таким образом увлажняя масло, а следовательно провоцируя в нем гидролитические процессы, кроме того, увлажняясь они коагулируют, образуя в резервуарах осадок, ухудшающий товарный вид масла.

6. Воски

Воски химически инертные вещества, поэтому выполняют защитную функцию в жизни растений. Количество восков в масле зависит от : культуры семян, сорта, способа подготовки семян к обезжириванию, технологии получения масла и колеблется в пределах от 0,12 до 0,16%. Переход в масло восков нежелателен, так как они имеют высокую температуру застывания (63-91оС) и при комнатной температуре кристаллизуются образуя так называемую «сетку» (взвесь, состоящую из мелких кристаллов), делающую масло мутным, следовательно ухудшающую его товарный вид.

Воски представляют собой сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот и одноатомных реже двухатомных чаще алифатических спиртов.

O

R1-CH-O-C- R2

R1- остаток алифатического спирта,

R2- остаток жирной кислоты.

К простым воскам относят эфиры жирных кислот и высших первичных спиртов.

Сложные воски представляют собой эфиры разветвленных одно- и двухатомных спиртов и разветвленных жирных кислот или оксикислот.

Воскоподобные соединения покровных тканей масличных растений - это сложная смесь собственно восков, свободных длинноцепочечных жирных кислот, гидрооксикислот, диолов, длинноцепочечных алифатических углеводородов и кетонов. Длина углеродных цепей С20-С32.

В промышленности воски удаляют из масла путем «вымораживания»: нагрев до 100оС при очень медленном охлаждении до комнатной температуры.

7. Неомыляемые липиды

Массовая доля неомыляемых липидов в растительных маслах значительно варьируются в зависимости от сорта и условий выращивания растений, а также от способа извлечения масла из семян.

К неомыляемым относят следующие вещества: терпены; ароматические углеводороды; каротиноиды; хлорофиллы; ксантофиллы; феофитины; стероиды; жирорастворимые витамины; госсипол и его производные; полициклические ароматические углеводороды.

Терпены. Молекулы терпенов построены из нескольких молекул изопрена (С5Н8). Терпены делят на углеводороды и спирты.

Ароматические углеводороды. Составляют 1-2% углеводородов и представлены в основном производными бензола.

Каротиноиды Это неомыляемые липиды, имеющие больше значение как в жизни растений так и для повышения физиологической ценности масла и его сохраняемости. В жизни растений они выполняют следующие функции: участвуют в фотосинтезе; привлекают насекомых к цветам с целью их опыления, привлекают животных к зрелым плодам с целью распространения семян вдали от материнского растения. Они имеют окраску от желтого до темно-красного. Они определяют окраску масел. Характерной особенностью каротиноидов является большое число сопряженных двойных связей, что определяет не только цвет, но и антиокислительную способность каротиноидов. Каротиноиды находятся в растительных маслах в виде смеси -, -, и -каротинов. Каротиноиды являются провитаминами витамина А. Поэтому повышение содержания каротинов в масле желательный процесс. Каротиноиды термолабильны и начинают терять свою антиокислительную активность уже при температуре 60оС. Каротиноиды могут содержаться в семенах масличных культур, мякоти ягоды (облепиха), корнях овощей (морковь) или вырабатываться микроорганизмами.

Хлорофиллы. Хлорофиллы высших растений представляют собой смесь двух близких по строению соединений хлорофилла а и b. Хлорофилл а (С55Н72О5N4Mg) - это сине-черное вещество с температурой плавления 117-120оС, хлорофилл b (C55H70O6N4Mg) желто-зеленое вещество соотношение этих видов 3:1. Хлорофиллы представляют собой воскообразные вещества, хорошо растворимые в ацетоне, спирте, неполярных растворителях и растительных маслах. Недозревшие семена содержат много хлорофиллов, при созревании от них отщепляется Mg и они превращаются в феофитины. Присутствие хлорофиллов в масле нежелательно так как они увеличивают цветное число, а следовательно ухудшают товарный вид масла (их присутствие допустимо только в оливковом масле)

Стероиды. Стероиды содержат три конденсированных циклогексановых кольца. Стероиды содержат спиртовую гидроксильную группу и разветвленную алифатическую цепь, чаще всего стероиды встречаются в виде эфиров жирных кислот, следовательно, стероиды частично являются омыляемыми, а частично неомыляемыми.

7. Жирорастворимые витамины

Потребность организма человека в витаминах зависит от: возраста, экологии, климата, рода занятий, образа жизни.

Растения содержат провитамин А в виде -, -, -каротинов.

Производными стеринов являются, регулирующего в организме человека обмен фосфора и кальция. Молекулы каротиноидов содержан большое количество сопряженных двойных связей

Витамины группы Е - токоферолы различаются количеством и положением метильных групп и различной антиокислительной активностью. В настоящее время известны -,-,-гамма,-дельта,-эпсилон,-эта и -кси Наиболее сильные антиокислительные свойства у - и -токоферолы. Токоферолы препятствуют свободно-радикальному окислению липидов. Токоферолы термостабильны и удаляются из масла только после дезодорации.

Витамины группы К представляют собой производные нафтохинона. В растениях обнаружен витамин К1 -филлохинон, который регулирует систему свертывания крови. В значительных количествах содержится в зеленых листьях растений.

При рафинации растительных масел, особенно при дезодорации.

8. защитные липиды. Госсипол

Госсипол содержится в хлопковых семенах в госсиполовых железках, представляющие собой капсулы, стенки которых состоят из целлюлозы, связанной с пектином и другими веществами. Госсипол и его производные являются терпеноидами и содержат четыре бензольных кольца, шесть метильных (СН3-) группы шесть оксигрупп (ОН-) и две альдегидные группы (СНО-) расположенные симметрично.

Госсипол является клеточным, сосудистым и нервно-паралитическим ядом. Содержание свободного и связанного с белковой частью шрота госсипола в шротах до 0,02% считается безвредным для животных, от 0,02 до 0,15% - вызывает слабое отравление, а в количестве от 0,15 до 0,20% губительно для животных. Цвет нативного госсипола от бледно-желтого до розового, однако это очень реакцеспособное вещество. При разрушении ядра он окисляется кислородом воздуха образуя значительное количество производных, многие из которых окрашены в темный цвет от темно-желтого до черно-коричневого с темно-бурым оттенком. При технологической обработке семян и масла он реагирует с широким спектром веществ: со свободными аминокислотами; фосфолипидами; диеновыми группами жирных кислот; друг с другом образуя полимерные соединения; с кислородом воздуха.

липид эфир спиртовой жирный

9. Продукты неполного синтеза и гидролиза липидов

При синтезе триглицеридов сначала образуются растворимые углеводы, затем, жирные кислоты, а и только потом происходит синтез триглицеридов. Семена, во избежание потерь при уборке урожая убирают при достижении ими уборочной зрелости, при которой семена еще не вполне созрели, поэтому масло в свежеубранных семенах имеет высокое кислотное число, кроме того высокий уровень хлорофиллов. Семена при этом обладают плохими технологическими свойствами и высокой ферментной активностью. Масло получается темно-окрашенными не стойким при хранении, с низком содержание желательных структурных липидов группы каротиноидов.

При гидролизе липидов образуются свободные жирные кислоты. Гидролиз может быть автономным и ферментативным. Ферментативный гидролиз происходит при действии ферментов липазы, и фосфолипазы. Причем фосфолипаза бывает -,-,- одна катализирует отщепление крайней жирной кислоты, вторая -среднюю, третья - отщепляет остаток фосфорной кислоты.

10. Влияние состава и свойств липидов на технологические свойства масличных семян и растительных масел

Состав липидов масел в значительно влияет на технологические свойства масел.

Присутствие фосфолипидов положительно с точки зрения физиологической ценности масел, однако:

ухудшает товарный вид масла, выпадая в осадок;

абсорбирует на своей поверхности воду, провоцируя гидролитические процессы в масле;

окисляются, придавая маслу неприятный привкус;

являясь ПАВ, увеличивают потери нейтрального жира при рафинации, образуя эмульсии.

негидратируемые формы фосфолипидов плохо отделяемые при гидратации

Присутствие госсипола нежелательно поскольку это ядовитое вещество и производные госсипола придает маслу темный цвет.

Присутствие хлорофиллов нежелательно потому, что они являются прооксидантами и темно-окрашенными веществами.

Присутствие каротиноидов весьма желательно, так как они повышают:

устойчивость масла при переработке и хранении;

физиологическую ценность масла, поскольку каротиноиды являются провитаминами витамина А и выводят из организма тяжелые металлы;

придают маслу и продуктам его переработки приятный желтый цвет.

Присутствие токоферолов желательно так они являются антиоксидантами и витамином Е.

Присутствие в масле первичных и вторичных продуктов окисления ухудшает качество масел глубокое окисление масел делает их непригодными в пищу, так как продукты окисления (низкомолекулярные жирные кислоты, альдегиды, кетоны, перекиси, оксикислоты).

11. Локализация липидов в семени и растительной клетке

Локализация липидов различных видов липидов зависит от роли этих липидов в жизни растений.

Запасные липиды локализованы в сферосомах, заполняющий все свободное пространство растительных клеток. В семени они находятся в семядолях, эндосперме и зародыше

Структурные липиды покрывают тонким слоем поверхность клеток, образующих плодовую оболочку семян, а также в ходят в состав всех структур клетки. В семени находятся в семядолях, эндосперме, зародыше, плодовой и семенной оболочках.

Защитные липиды, такие как госсипол локализованы в специальных образованьях или на покровных тканях. В семенах они содержатся в семядолях, эндосперме, а также в плодовой и семенной оболочке ( например, воски и пигменты)

12. Азотсодержащие вещества масличных семян

К азотсодержащим веществам относят белки, и вещества небелковой природы имеющие в своем составе азот (свободные аминокислоты, фосфолипиды, хлорофилл). Основная часть азот содержащих веществ - представлена белками.

Белки в растениях выполняют множество функций. Белки играют фундаментальную роль в формировании и поддержании структуры и функций живых организмов. Белки образуются из одной или нескольких полипептидных цепей, каждая из которых состоит из аминокислот, связанных друг с другом пептидными связями. Молекулярная масса белков колеблется в пределах от 6000 до 1000000 и более.

Пептидные цепи глобулярных белков компактно свернуты. Все или почти все полярные группы глобулярных белков расположены на поверхности молекулы и гидратированы, гидрофобные остатки находятся внутри молекулы. В среднем в состав белков входят 50% - С; 23%- О; 16%- азота; 7% - Н и 3%- серы.

Запасные белки откладывает растение с целью накопить энергию необходимую для прорастания. Локализованы они в специальных органеллах, алейроновых зернах, которые покрыты мембраной, имеющей протеолитические инактивированные ферменты.

Белки-ферменты ускоряют все биохимические процессы протекающие в растительных и животных тканях. Локализованы в микросомах, лизосомах и входят в структуры биомембран.

Защитные белки как правило токсичны или антипитательны предохраняют растения от уничтожения живыми организмами.

Структурные белки составляют значительную часть биомембран.

Белки способны образовывать соединения с липидами в зависимости от соотношения веществ эти комплексы называют либо протеолипидными либо липопротеиновыми. Прочность связи жирных кислот с белком повышается по мере увеличения их ненасыщенности, преимущественно по двойным связям. При окислении липидов увеличивается их полярность, а следовательно и прочность комплекса с белками. Этот комплекс стабилизируется молекулами воды, липиды из таких комплексов можно извлечь только неполярными растворителями.

Белковые вещества могут быть денатурированы следующими способами

нагреванием;

действием экстремальных значений рН;

рентгеновским излучением;

Уф излучением;

высоким давлением;

СВЧ;

механическим воздействием (энергичным перемешиванием растворов).

Денатурация выражается в разрушении нативной структуры молекулы белка, главным образом вследствие разрыва водородных связей, или -S-S- связей. Первичная структура белка при денатурации сохраняется.

Процесс, обратный денатурации, который сопровождается восстановлением нативных структуры и свойств

Денатурация сопровождается:

понижением растворимости;

изменением оптического вращения, потерей биологических свойств;

увеличением чувствительности к расщеплению протеолитическими ферментами.

В том случае, когда глобулярный белок денатурирован частично, денатурация может быть обратимой (1-денатурация, 2-ренатурация).

При денатурации растворимость теряется не сразу, а переходя из растворимости одной категории в другую. Самые термолабильные -альбумины (водо-растворимые) самые стабильные - глютелины (щелочерастворимые).

13. Запасные и структурные белки

Содержание запасных белков увеличивается при созревании семян и снижается при их прорастании.

Белки растворимые в воде и разбавленных растворах солей называют альбуминами.

Растворимые в 10%-ном растворе поваренной соли - глобулинами.

Растворимые в 0,2%-ном растворе едкого натра - глютелинами.

Растворимые в 60%-ном спирте- проламинами.

С точки зрения масложировой промышленности наибольший интерес представляют запасные белки. Растения, содержащие значительное количество биологически ценных беков и липидов называют белково-масличными.

Биологическая ценность белков зависит от их аминокислотного состава; атакуемость протеолитическими ферментами; наличием антипитательных веществ; присутствием токсичных веществ; присутствием ингибиторов протеолитических ферментов. Для запасных белков растений характерна несбалансированность по аминокислотному составу. Сбалансированными по аминокислотному составу считают белки, аминокислотный состав которых по своему качественному составу и количественному соотношению близок к животным белкам.

За эталон биологической ценности для человека принят белок куриного яйца. Белки сои имеют высокую биологическую ценность - 72%, арахиса--58%.

Физиологический смысл четвертичной структуры запасного белка, возможно, состоит в том, что с ее образованием запасный белок переходит в метаболически инертную форму, предохраняющую его от действия собственных протеолитических ферментов во время созревания, хранения и в начале прорастания. Это способствует накоплению белка в созревающих семенах, сохранения его в неблагоприятных условиях, а при прорастании исключает его преждевременный распад.

14. Характеристика некоторых ферментов растительных семян

Ферменты - биологические катализаторы белковой природы- определяют в клетках растительных тканей направленность, последовательность и скорость протекающих биохимических реакций.

Отличительными свойствами ферментов являются их:

высочайшая активность;

лабильность;

специфичность действия.

Активность ферментов зависит от: температуры (оптимальная температура +35... +45оС); высокая влажность (выше критической); определенной значение рН.

С точки зрения масложировой промышленности наиболее интересными являются следующие ферменты: липаза, фосфолипаза, оксидоредуктаза, уреаза, мирозиназа.

Липазы разрушают сложноэфирные связи у всех трех атомов углерода с образованием трех свободных жирных кислот и глицерина. Существует два вида липазы, имеющих активность в кислой и щелочной средах. Это позволяет накапливать липиды в период созревания и расходовать в период прорастания.

Фосфолипазы гидролизуют три типа связей в молекуле фосфолипидов. Существуют Четыре вида фосфолипаз А1, А2. С и Д фосфолипазы. Две первые отщепляют жирные кислоты, С- остаток фосфорной кислоты, Д- радикал.

Уреаза. Гидролизует мочевину на две молекулы аммиака и углекислый газ.

В производстве белковых продуктов из семян сои особую важность имеет показатель активности уреазы, которую определяют измеряя рН раствора до и после получасового настаивания, согласно требованиям стандарта активность уреазы не должна превышать 0,1 рН за 30 минут.

Оксидоредуктазы. Катализируют окислительно-восстановительные реакции. Представитель - липоксигеназа, катализирующая превращение полиненасыщенных жирных кислот линолевой и линоленовой в гидроксикислоты. Реакция ускоряется в присутствии кислорода воздуха. При этом происходит разрушение жирных кислот с образованием летучих вторичных продуктов окисления и появлению специфического запаха и вкуса испорченного масла.

Мирозиназа - фермент присутствующий в семенах семейства капустных, гидролизующий тиоглюкозинолаты до глюкозы и аглюкона. Далее аглюкон, в зависимости от рН среды распадается на нитрилы, цианаты, изотиоцианаты, которые ограничивают использование белковых продуктов переработки семян в кормовых целях.

15. Растительные белки-ингибиторы

Ингибиторами называют вещества замедляющие реакцию (отрицательные катализаторы) или понижающие активность природного белкового катализатора - фермента.

Белки-ингибиторы представляют собой сравнительно низкомолекулярные белки. Молекула белка-ингибитора имеет жесткую пространственную структуру, устойчивую к различным денатурирующим воздействиям.

Белки-ингибиторы находятся в цитоплазме и мембранах алейроновых зерен, а протеолитические ферменты - в белковых телах (алейроновых зернах). В соевых бобах были обнаружены следующие ингибиторы: ингибитор Кунитца, Баумана-Бирк, С-П, Д-П,Е-1. Все, кроме ингибитора Кунитца связывают по две молекулы ферментов.

Снизить активность фермента, можно:

заблокировав активный центр фермента, путем связывания с ним реактивного центра ингибитора;

создавать пространственные затруднения для процесса присоединения субстрата к активному центру фермента;

разрушив молекулу;

посредством электростатических сил изменять конфигурацию молекулы белка и таким образом снижать активность активного цента фермента.

Роль белков-ингибиторов в жизни растения:

препятствие преждевременному гидролизу белков обратимо связывая протеолитические ферменты;

нейтрализовать чужеродные ферменты микрофлоры, насекомых и животных;

создание благоприятной среды в почве вблизи семени в период прорастания, а именно угнетение жизнедеятельности микрофлоры избытком серы;

обеспечение запаса серы, необходимого для прорастания семян.

Наиболее изучены ингибиторы протеолитических ферментов, действие которых значительно снижает пищевую ценность белковых продуктов, полученных из маслосодержащих материалов. Поэтому следует инактивировать белки-ингибиторы при производстве белковых продуктов, производимых из семян сои и арахиса. Что достигается путем влаготепловой обработки. Для семян сои наиболее важен ингибитор трипсина, активность которого косвенным путем контролируют с помощью показателя активности уреазы.

16. Азотсодержащие вещества небелкового характера

К азотсодержащим веществам небелковой природы, входящим в состав масличных семян относят: фосфолипиды, имеющие азотистые основания, нуклеиновые кислоты, пептиды, свободные аминокислоты, водорастворимые витамины, гликозиды, алкалоиды, хлорофиллы.

Общее содержание небелкового азота невелико от 0,5 до 8,8% от общего азота (минимальное в подсолнечнике - максимальное - в сое).

Присутствие небелкового азота усложняет расчет содержания белка, поскольку белок рассчитывают по количеству азота, умноженному на коэффициент 6,25. Наибольшее количество небелкового азота замечено в соевых бобах, это связано с повышенным присутствием в них фосфолипидов, значительная часть которых переходит в масло от 4 до 6%.

17. Локализация белков

Запасные белки содержатся во внутриклеточных образованиях - алейроновых зернах (до 80% от общего белка). Которые, в свою очередь, располагаются в запасающих тканях семян: семядолях и эндосперме.

Кроме запасных белков алейроновые зерна содержат протеолитические ферменты, а также лектины (защитные белки) и небелковые включения.

Алейроновые зерна одного растения различаются в зависимости от органа, в котором они находятся. Алейроновые зерна различных растений имеют индивидуальные структуры.

Алейроновые зерна покрыты простыми мембранами. Запасные белки расположены внутри зерна, а протеолитические ферменты - ближе к поверхности.

Структурные белки локализованы в биомембранах.

Ферменты - в микросомах, лизосомах, мембранах и цитоплазме.

18. Влияние состава и свойств белков на технологические свойства семян

Белки являются ценными веществами, поэтому одной из основных задач масложировой промышленности является максимальная сохранность белков в процессе переработки семян. Семена, содержащие в значительном количестве белковые вещества которые практически также ценны как и масло, называют белково-масличными. К ним относят сою, арахис, кедровый орех и др.

При переработке белково-масличных семян, следует создать как можно более «мягкие» условия влаготепловой обработки (ВТО), чтобы сохранить белки в нативном виде, однако, ВТО должна быть достаточно интенсивной, чтобы инактивировать белки-ингибиторы, содержащиеся в них. Для этого предусмотрена обработка шрота в тостерах. Поэтому при получении соевого шрота наряду с показателями характерными для других масличных культур введен показатель активности уреазы. Инактивация уреазы является свидетелем инактивации многочисленных форм белков-ингибиторов, содержащихся в ней. То есть инактивацию ингибиторов определяют косвенным способом, поскольку прямой способ слишком: длителен, сложен, и экономически невыгоден.

19. Углеводы масличных семян и плодов

Классификация углеводов

Так же как липиды и белки углеводы подразделяют по их роли в жизни растений на:

1.Запасные в семенах масличных культур представлены в основном крахмалом;

2.Структурные (входят в состав клеточной оболочки, представлены целлюлозой и гемицеллюлозой);

3.Защитные которые защищают семена от внешних воздействий либо благодаря своей инертности, либо образуя токсичные вещества.

Молекулы углеводов способны образовывать полимерные соединения образовывать ди- ,три-, тетра-, пента- и полисахариды.

В масличных семенах обычно незначительное количество углеводов, основная часть которых представлена защитными и локализована в оболочке семян.

20. Моносахариды

К моносахаридам относят: глюкозу; фруктозу; галактозу. Содержание их в семенах колеблется в период созревания в широких пределах. Сначала увеличивается, затем, уменьшается. В зрелых масличных семенах содержание моносахаридов невелико и не превышает 1%.

Олигосахариды состоят из 2-5 моносахаридов (например, дисахарид сахароза, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы, трисахарид раффиноза, представляющий собой соединение сахарозы с остатком галактозы).

Содержание олигосахаридов в семенах масличных культур невелико и находится в пределах от 2 до 6 %.

21. Полисахариды. Запасные и структурные углеводы

Полисахариды представляют собой природные полимеры, состоящие из сотен остатков моносахаридов. Представителями полисахаридов являются крахмал и целлюлоза.

Крахмал растворим в воде поэтому может быть усвоен организмами животного и человека. Накопление крахмала в качестве запасного вещества нехарактерно для семян масличных культур. В период созревания сначала увеличивается содержание крахмала, а затем снижается. В зрелых семенах количество крахмала составляет не более 3 %.

Целлюлоза (клетчатка)- нерастворимый в воде полисахарид. Входит в состав клеточных структур составляет основную массу клеток растений. Локализована в основном в оболочках до 46%.

Слизи до 12% в семенах льна. Играют защитные функции ограничивают применение масла в технических целях. Присутствие их в масле определяют термопробой льняного масла. Слизи растворимы в воде и масле. Слизи представляют собой соединения галактозы, рамнозы, глюкозы, арабинозы).

Гликозиды. В основном играют защитные функции. При гидролизе многих из них образуются токсичные вещества.

Линамарин. Содержится в семенах льна. При гидролизе распадается на глюкозу, ацетон и синильную кислоту.

Амигдалин. Содержится в косточках абрикоса, миндаля, вишни, сливы, персика. При гидролизе образует глюкозу, бензальдегид и синильную кислоту.

Тиогликозиды. Содержатся в семенах семейства капустных. При ферментативном гидролизе образуют глюкозу и аглюкон, который в зависимости от рН среды гидролизуется с образованием токсичных веществ. В нейтральной и слабощелочной среде - до изотиоцианата. В кислой среде рН 3-4 с образованием нитрила.

Синигрин. Присутствует в семенах горчицы. При гидролизе распадается с образованием аллилового масла, придающего горчице горький жгучий вкус ограничивающий применение горчичного и рапсового шротов и жмыхов в качестве корма, однако, обусловливающий применение горчичного жмыха в пищевой и медицинской промышленностях.

Более качественный жмых используют для производства горчичников, а менее качественную - для производства горчичного порошка.

Содержание аллилового масла зависит от влаготепловой обработки: при более интенсивной влаготепловой обработке получают жмыхи с низким содержанием горчичного масла. Чтобы получить жмых с большим содержанием нативных гликозидов при влаготепловой обработке мятку не подвергают увлажнению.

Дубильные вещества представляют собой производные фенолкарбоновых кислот. Наиболее изучена хлорогеновая кислота, участвующая в процессе дыхания. Присутствие хлорогеновой кислоты в подсолнечных семенах ограничивает использование подсолнечного шрота в пищевых целях, поскольку в процессе влаготепловой обработке она претерпевает необратимые изменения и приобретает коричневый цвет. Хлорогеновой кислоты в подсолнечнике составляет 1,5%.

Органические кислоты. Играют значительную роль в обменных процессах и синтезах протекающих в семенах особенно в период созревания и прорастания. Особенно важны для растения лимонная, яблочная, винная, янтарная и винная органические кислоты: локализованы органические кислоты в вакуолях.

22. Локализация углеводов в растительном сырье

Структурные углеводы. Углеводы входят в состав структур в соединении с белками и липидами. Являются компонентами РНК и ДНК. В покровных тканях содержится значительное количество клетчатки.

Запасные углеводы. Содержание углеводов колеблется в зависимости от зрелости семян. На начальном этапе развития семени их количество достаточно велико, но по мере созревания их содержание уменьшается. Локализованы запасные углеводы в крахмальных зернах.

Защитные углеводы находятся в вакуолях и покровных тканях оболочки. Увеличивают прочность оболочки, защищая семя от повреждений, кроме того к защитным относят токсичные вещества, делающие семя не привлекательным для насекомых и животных.

23. Влияние состава и свойств углеводов на технологические свойства масличных семян

Присутствие углеводов в растительном сырье, поступающем на производство нежелательно по нескольким причинам:

снижается уровень полезных веществ (липидов, белков);

увеличивается износ оборудования;

уменьшается степень измельчения материала, что приводит к уменьшению выхода масла;

увеличиваются потери масла в производстве, что связано пористостью оболочки и масло в процессе подготовки маслосодержащего материала к прессования и особенно в процессе прессования проникает во внутренние структуры материала и извлечь его от туда можно только методом экстракции;

ухудшается качество получаемых продуктов (масел, шротов (жмыхов));

ухудшаются технологические свойства получаемых продуктов, в частности при термической обработке масел (мисцелл) имеющих в своем составе растворимые углеводы происходит их реакция с фосфолипидами с образованием темно окрашенных меланофосфатидов.

В масличном сырье содержание клетчатки уменьшают путем направленной селекции. Однако, полное удаление клетчатки не только невозможно, но и нежелательно, так как она выполняет защитные функции., стабилизируя таким образом процесс хранения семенной массы. Так, при снижении уровня клетчатки в семенах подсолнечника его лузга стала тонкой и хрупкой, за счет чего увеличилась возможность образования значительного количества масличной пыли, что в свою очередь приводило к значительным потерям сырья при его хранении.

24. Водорастворимые витамины

Витамины необходимы для продления молодости. Диетологи считают, что преждевременное старение наступает из-за отсутствия в рационе питания продуктов, содержащих необходимые организму витамины. При регулярном употреблении витаминов процесс старения можно замедлить и даже повернуть вспять.

25. Рибофлавин (В2)

«Кожный» витамин, он нужен для того, чтобы кожа была гладкой и здоровой. Также для хорошего зрения. Этот витамин чувствителен к свету то есть разрушается на свету. Дефицит витамина вызывает расстройства пищеварения и нервной системы, хронические колиты и гастриты, общую слабость, сопротивляемость болезням.

Содержится в бобовых, капусте, яблоках, зеленой фасоли, помидорах, пшенице пивных дрожжах.

26. Тиамин (В1)

Все витамины группы В тесно взаимосвязаны: принимая один из них, увеличивается потребность в других. Его недостаток возникают нервные расстройства. Проблемы пищеварения.

Источники - бобовые, ячмень, овес, спаржа, картофель, печень, отруби.

27. Пиридоксин (В6)

Улучшает усвоение ненасыщенных жирных кислот, необходим для нормальной работы мускулатуры, дефицит может вызвать отит.

Источники- каши из не дробленных круп, рыба, печень, большинство растительных продуктов, отруби.

28. Пантетеновая кислота (В5)

Недостаток вызывает различные нарушения обмена веществ, дерматиты, прекращение роста.

Источники- дрожжи, печень, молоко, яичный желток, зеленые части растений.

29. Фолиевая кислота (В9) и цианкобаламин (В12)

Эти два витамина группы В участвуют в кроветворении, регулируют углеводный и жировой обмен в организме. При дефиците их в пище возникает малокровие.

Источники - молоко, яйца, соя, дрожжи, зеленые части растений, печень, почки.

30. Никотиновая кислота (В3 или РР- противопеллиргическая)

Этот витамин участвует во многих окислительных реакциях. Недостаток его, часто связан с однообразным питанием (например: зерновыми культурами), способствуют развитию пеллагры. Это заболевание проявляется в поражении кожи и слизистых оболочек, нервно-психических расстройствах.

Источники- дрожжи, в том числе пивные, продукты животного происхождения грибы, гречиха.

31. Аскорбиновая кислота (витамин С)

Дефицит витамина С в организме очень опасен. Помимо его значимости для здоровья, он необходим и для увеличения продолжительности жизни, поскольку участвуют в создании и оздоровлении соединительных тканей. Этот витамин сумеет создать, как говорят диетологи «правильное внутреннее окружение».

Этот витамин выполняет множество важных функций. Без его участия не обходятся окислительно-восстановительные процессы в организме. Под влиянием витамина С повышается эластичность и прочность кровеносных сосудов. Вместе с витамином А он защищает организм от инфекций, блокирует токсичные вещества в крови. Ему подвластны простудные заболевания, если использовать аскорбиновую кислоту на ранних стадиях, кашель и насморк не перейдут в хронические формы. Даже при нормальном состоянии здоровья у разных людей в различные дни содержание витамина С значительно варьируется. Присутствие бактерий в организме снижает количество витамина С, около 25 мг теряется при выкуривании одной сигареты. Чем больше употребление белка, тем больше требуется С. Следует учитывать, что организм не накапливает витамин С, поэтому надо принимать его регулярно. Витамин необходим для укрепления зубов и десен.

Источники- цитрусовые, плоды шиповника, капуста, зелень молодой репы, помидоры, черная смородина, красный перец.

32. Минеральные элементы. Классификация микроэлементов

Минеральными или зольными элементами называют элементы, входящие в состав золы, оставшейся после полного сжигания растения. Состав золы зависит от характера почвы, а также растения. Зола может иметь различные значения рН в зависимости от уровня рН почвы (почва может быть кислой, нейтральной или щелочной)

Их подразделяют на макро- микро и ультрамикроэлементы в зависимости от их содержания в золе.

Содержание золы в масличных семенах приблизительно в два раза больше, чем в семенах других культур.

Минеральные вещества неравномерно распределены в семенах меньше всего их в оболочке. Больше всего минеральных элементов в зародыше растения, это, по-видимому связано с тем, что в зародыше локализованы гидролитические и синтетические ферменты, в состав которых в качестве активной группы входят ионы металлов.

Минеральные элементы играют огромную роль в жизни растений и животных так как входят в состав тканей всех структурных элементов клеток, участвуют в окислительно-восстановительных а также в состав ферментов.

Макроэлементы. Фосфор, калий кальций и магний в виде оксидов входит в состав чистой золы до 90%.

Фосфор. Входит в состав мембран, АТФ, витаминов, участвует в обмене углеводов, входит в состав ферментов.

Калий. Участвует в превращении углеводов, участвует в обмене веществ. Содержится в растворенном виде в виде иона.

Магний. Входит в структуру хлорофилла и ряда ферментов. Концентрируется в оболочке и зародыше, входит в состав фитина.

Кальций определяет коллоидно-химические свойства плазмы, входит в состав ряда ферментов.

Железо. Входит в состав ферментов, необходимых для фотосинтеза, участвует в окислительно-восстановительных реакциях.

Сера в золе присутствует в виде сульфатов. Сера входит в состав белков, ферментов, витаминов тиоглюкозинолатов. Повышенное содержание в семенах капустных.

Микроэлементы. К ним относят бор, марганец, медь, цинк, кобальт. Роль их сводится к участию в обменных процессах в качестве активаторов ферментов.

Ультрамикроэлементы. Редкоземельные элементы и радиоактивные элементы содержатся в растениях в больших количествах, чем в почве. Растения накапливают их. Их роль недостаточно изучена , но есть предположение, что они ответственны за изменчивость, а следовательно за эволюцию растения.

Минеральные элементы находятся практически во всех структурах клетки. Большое количество минеральных элементов содержится в мембранах клеточных структур, в алейроновых зернах, микросомах, лизосомах, хлоропластах.



Литература

1. Щербаков В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья. -2-е изд., (перераб). Доп.)-М.: Пищевая промышленность, 2009.-336 с.

2. Кретович В.Л. Биохимия растений, М.: Высшая школа.-2000.- 456 с.

3. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений/Н.Н. Третьяков, Е.И. Кошкин Н.М. Мокрушина и др.:. под ред. Н.Н. Третьякова .- М.: Колос, 2008.- 640 с.

4. Арутюнян Н.С., Корнена Е.П. Фосфолипиды растительных масел.-М.:Агропромиздат,2006.- 256 с.

5. Технология производства растительных масел/В.М. Копейковский и др..-М.:Легкая и пищевая промышленность,2002.-416 с.

6. Технология переработки жиров/Н.С. Арутюнян, Е.К Корнена, А.И. Янова и др..-2-е изд-е.-М.: Пищепромиздат,2008.-452 с.

7. Тютюников Б.Н. Химия жиров М.: Пищевая промышленность, 2004.-

8. Беззубов А.Г. Химия жиров, М.: Пищевая промышленность, 2001.-

9. Голдовский А.М. Теоретические основы производства растительных масел, М.:Пищепромиздат,2008.-446 с.

10. Щербаков В.Г.,Иваницкий С.Б., Лобанов В.Г. Лабораторный практикум по биохимии и товароведению масличного сырья. - М.: Агропромиздат, 2006.- 88 с

11. Щербаков В.Г. Химия и биохимия переработки масличных семян. - М.: Пищевая промышленность, 2007.- 184 с.

12. Мусил Я.,Новакова О., Кунц К. Современная биохимия в схемах: Пер.с англ. С.М. Аваровой, А.А. Байкова.-М.: Мир.- 2006.- 216 с

13. Биохимия и товароведение масличного сырья. Методические указания к лабораторным работам для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 2707- Технология жиров/Сост. Лобова Т.В.- Кемерово, 2005.- 48 с.

Размещено на Allbest.ru