Залежно від амінокислотного складу білки бувають повно­цінними і неповноцінними

Жири, які мають збалансований жирнокислотний склад, містять поліненасичених жирних кислот до 10%, насичених - до 30%, олеїнової кислоти - до 60%. З природних жирів при­близно такий склад мають оливкова олія та свинячий жир.

У структурі тригліцериду на частку залишків жирних кис­лот припадає 75-90% молекулярної маси. Тому зако­номірно, що різноманітність властивостей жирів зумовлена жирнокислотним складом.

Жири не розчиняються у воді, тому що карбоксильна група кислот, яка має гідрофільні властивості, витрачена на утворення складного ефіру, а вуглеводневі радикали жирних кислот є носі­ями гідрофільних властивостей.

Жирнокислотний склад визначає консистенцію й темпе­ратуру плавлення і застигання тригліцеридів, засво­ювання природних жирів. Якщо до складу жиру входять тригліцериди насичених кислот, то такий жир має тверду консис­тенцію і високу температуру плавлення. І навпаки, жири, у яких переважають тригліцериди ненасичених кислот, мають рідку або мазеподібну консистенцію і низьку температуру плав­лення.

На температуру плавлення й застигання впливає не тільки жирнокислотний склад, але певну роль відіграє і структура три­гліцеридів та жирних кислот. Так, симетричні двокислотні три­гліцериди мають нижчу температуру плавлення, ніж несимет­ричні. Цисізомери ненасичених жирних кислот мають нижчу температуру плавлення, ніж трансізомери.

Консистенція і температура плавлення жирів тісно пов'я­зані із засвоюванням жирів та інших продуктів, до складу яких входять жири. Встановлено, що чим ближча температура плав­лення жиру до температури організму людини, тим швидше і повніше засвоюється такий жир.

При нагріванні тригліцеридів до температури 240-250°С починається їх хімічний розпад. При цьому виділяються га­зоподібні речовини (пари води, окисли вуглецю), а також вільний гліцерин. Гліцерин перетворюється в ненасичений альдегід ак­ролеїн, який має різкий неприємний запах, подразнює слизові оболонки горла і носа, викликає виділення сліз.

У хімічному відношенні тригліцериди насичених жирних кислот неактивні. Вони можуть вступати тільки в реакції замі­щення та переетерифікації.

Тригліцериди ненасичених жирних кислот більш активні. Вони, крім вищеназваних реакцій, можуть вступати також у ре­акції приєднання. Серед цих реакцій найбільше практичне зна­чення має реакція гідрогенізації - приєднання водню за місцем розташування зв'язку. При цьому ненасичена олеїнова кислота перетворюється в насичену стеаринову

С₁₇Н₃₃СООН + Н₂ С₁₇Н₃₅СООН.

Ця реакція використовується при виробництві ос­новної складової частини маргарину - саломасу. Тригліцериди можуть гідролізуватися, реакція має вигляд:

СН₂-О-СО-С₁₇Н₃₅ СН₂-ОН

СН₂-О-СО-С₁₇Н₃₅ + ЗН₂ О → СН-ОН + 3 С₁₇Н₃₅ СООН

СН₂-О-СО-С₁₇Н₃₅ СН₂-ОН

тристеарин гліцерин стеаринова кислота

Насправді процес гідролізу йде значно складніше з ут­воренням спочатку дигліцериду, потім моногліцериду і тільки потім вільного гліцерину.

Якщо гідролітичному розпаду підлягають тригліцериди високомолекулярних кислот (пальмітинової, стеаринової), то на­громадження цих кислот не впливає на смакові властивості жиру та продуктів, що містять жир. Але якщо в процесі гідро­лізу нагромаджуються низькомолекулярні жирні кислоти, то це призводить до появи в продукті гіркого неприємного смаку і запаху. Таке згіркнення жирів називають гідролітичним. Цей процес супроводжується збільшенням кислотного числа жиру.

Тригліцериди вступають у реакцію окиснення киснем, що міститься у повітрі. У хімічному відношенні це складний процес, який може значно змінити якість жиру та інших продуктів. У процесі окиснення в жирах спочатку утворюються вільні ради­кали і гідроперекиси, які згодом перетворюються в альдегіди, кетони, оксикислоти, вільні низькомолекулярні кислоти та ін. Усе це призводить до згіркнення і осалювання жирів.

Жирнокислотний склад тригліцеридів можна визначити певними хімічними та фізичними показниками - йодним чис­лом, числами Поленске і Рейхерта-Мейссля, омилення, темпе­ратурами плавлення та застигання, показником заломлення.

Йодне число показує, скільки грамів йоду може приєдна­тися до ненасичених жирних кислот, що містяться у 100 г жиру. Цей показник характеризує ступінь ненасиченості тригліцеридів.

Число омилення - це кількість грамів їдкого калію, яке потрібне для омилення гліцеридів і нейтралізації вільних кислот, які містяться в 1 г жиру. Цей показник характеризує середню молекулярну масу жирних кислот, які містяться в тригліцеридах.

Число Рейхерта-Мейссля характеризує кількість лет­ких розчинних у воді жирних кислот і визначається кількістю мілілітрів децинормального розчину КОН.

Число Поленске характеризує кількість летких, але нероз­чинних у воді жирних кислот і визначається, як і число Рейхер­та-Мейссля, кількістю мілілітрів децинормального розчину КОН.

Ліпоїди - це жироподібні речовини, які містяться разом з жирами (від 0,2 до 6,0%). За походженням їх можна поділи­ти на дві групи. Одні з них називають супутниками жирів або домішками першого роду. Ці речовини завжди містяться в си­рих жирах, бо являють собою складові частини клітин жирових тканин. За хімічною природою ці речовини, як і жири,- складні ефіри. Це фосфогліцериди, стерини і воски. Деякі супутники жирів мають і іншу хімічну природу, на­приклад, каротиноїди.

Домішки другого роду - це матеріали, які потрапляють у жир механічним шляхом (пісок, залишки тканин жирових клітин), а також речовини, які у свіжих сирих жирах, одержаних з добро­якісної сировини з дотриманням технологічних режимів, не зу­стрічаються. До складу цих домішок відносять залиш­ки розчинників (якщо жир одержували способом екстрагуван­ня), мила (в рафінованих жирах), вільних жирних кислот (утво­рилися внаслідок гідролізу або окиснення) та ін.

Одні з цих домішок підви­щують харчову цінність жирів (вітаміни, фосфогліцериди), інші (алкалоїди і глікозиди) через свою токсичність роблять жир непридатним для їжі.

Фосфатиди (фосфогліцериди) належать до складних ефірів, у складі яких, крім гліцерину, жирних кислот, є залишок фос­форної кислоти.

Фосфатиди - біологічно активні речовини, входять до скла­ду всіх клітин живого організму рослин і тварин. Вони регулю­ють міжклітинний обмін жирів, переносять кисень, проявляють антиокиснювальні властивості, прискорюють розсмоктування жиру в печінці. Фосфатиди як емульгатори застосовуються при виробництві майонезу, борошняних кондитерських виробів, шо­коладу.

Фосфатиди гігроскопічні, набухають у воді, утворюють колоїдні розчини. Ці властивості фосфатидів використовують­ся при рафінації жирів. Фосфатиди легко окиснюються кис­нем, при цьому набувають темного кольору.

Серед фосфатидів найбільше вивчені лецитини, кефаліни, фосфосерини.

Лецитини являють собою тригліцериди, в яких одна спир­това група етерифікована фосфорною кислотою, з'єднаною з холіном (CH₂ОHCH₂N(CH₃)3ОH), а дві інші - високомолекулярними жирними кислотами. Наприклад, лецитин має таку будову:

СН₂ОСОR₁

СН₂ОСОR₂ ОН

СН₂ОP О

О- СН₂ - СН₂N(СН₃)

Кефаліни відрізняються від лецитинів тим, що замість холіну до них входить коламін (СН₂ОН-СН₂-NH₂).

У продуктах лецитини і кефаліни зустрічаються разом, при­чому в продуктах рослинного походження здебільшого містять­ся кефаліни, а тваринного - лецитини.

Фосфосерини містять у своєму складі амінооксикислоту серин (CH₂OHCHNH₂COOH). Фосфосерини входять до складу речовини головного мозку. Є вони в насінні олійних рослин.

Стерини. У жирах, які не зазнали дії активних хімічних речовин, завжди містяться стерини (стероли) - поліциклічні ненасичені спирти гідроароматичного ряду. Залежно від поход­ження стерини поділяються на три групи: зоостерини (входять до складу тваринних жирів); фітостерини (супутники рослин­них олій); мікостерини (містяться у грибах та дріжджах). У тваринних жирах стеринів менше (0,07-1,0%), ніж у рос­линних (до 2,0%).

Типовим представником стеринів тваринного походження є холестерин. У невеликих кількостях він зустрічається у вільно­му вигляді або як складний ефір - холестерид. Холестерин присутній у всіх клітинах і тканинах, бере участь в утворенні багатьох гормонів, затримує вологу, забезпечує необхідний тур­гор клітин. Під впливом ультрафіолетового проміння деякі сте­рини (ергостерин) перетворюються на вітамін Д₃, який відзна­чається високою біологічною активністю. Поряд з важли­вим фізіологічним значенням холестерин виступає як фактор, що каталізує розвиток атеросклерозу. У крові здорової людини за норму вважається 140-200 мг % холестерину.

Серед фітостеринів найбільш вивчені ситостерин і сигмаcтерин, які входять до складу рослинних олій (0,1-0,2%).

Типовим представником мікостеринів є ергостерин, який одержують з грибів та дріжджів. Під впливом ультрафіолето­вого проміння ергостерин перетворюється у вітамін Д₂, що має таку ж вітамінну активність, як і вітамін Д₃.

Крім стеринів у жирах містяться і складні ефіри стеролів і високомолекулярних жирних кислот, тобто стериди. Стеридів більше міститься в жирах рослинного походження, ніж у жирах тваринного походження.

Воски - це складні ефіри високомолекулярних одноатом­них (рідко двоатомних) спиртів і високомолекулярних жирних кислот. До складу восків частіше входять такі спирти, як цетиловий, цериловий, мелісиловий. Більша частина восків являє собою тверді пружно-пластичні, іноді навіть крихкі при кімнатній температурі, речовини.

Воски не розчиняються у воді, а досить товстий шар не пропускає парів води. Цими властивостями можна пояснити локалізацію восків на поверхні окремих частин рос­лин. Вони захищають ці частини від втрати вологи та механіч­них ушкоджень.

Внаслідок того, що до складу твердих восків входять переважно насичені високомолекулярні кислоти і спирти, вони в хімічному відношенні досить інертні, погано окиснюються, не вступають у реакції приєднання.

За походженням воски можна поділити на тваринні, рос­линні і викопні.

Найпоширеніші з тваринних восків: бджолиний, шерстяний, спермацет. Бджолиний віск виділяється восковими залозами бджіл; шерстяний нагромаджується у вовні овець; спермацет міститься в черепній коробці кашалота.

Рослинні воски покривають тонким шаром листя, стебла і плоди рослин.

До викопних восків належить гірський або монтан-віск, який виділяють з бурого вугілля з допомогою розчинників.

Найбільша кількість харчових восків міститься в рослин­них оліях. Так, у насінні соняшника восків близько 1%. На­явність восків у рослинній сировині ускладнює технологічний процес виробництва харчових рослинних олій. У процесі вироб­ництва воски з олійної сировини переходять в олію у вигляді маленьких кристалів. У нерафінованій олії вони утворюють «сітку». Олія стає непрозорою і втрачає товарний вигляд. Воски, як інертні сполуки, важко виводити з олії у процесі рафі­нації, один з найефективніших способів виведення восків - повільне охолодження олії при постійному перемішуванні. При цьому кристали восків збільшуються, а потім відфільтровуються.

Питання для самоконтролю

1. Значення жирів для організму людини.

2. Що собою являють жири за хімічною природою? Дай­те характеристику складових частин тригліцеридів.

3. Поясніть вплив насичених та ненасичених жирних кислот на фізичні властивості жирів.

4. Поясніть основні хімічні властивості жирів та їх вплив на якість жировмісних продовольчих товарів.

5. Дайте характеристику хімічних показників, які ви­значають жирнокислотний склад і якість жирів.

6. Що собою являють жироподібні речовини? Чим вони схожі та чим відрізняються від жирів?

7. Дайте характеристику основних груп жироподібних речовин.

АЗОТИСТІ РЕЧОВИНИ

Азотисті речовини - хімічні сполуки, до складу яких, крім вуглецю, водню та кисню, обо­в'язково входить азот. У харчових продуктах містяться азо­тисті речовини органічного походження (білки, ферменти, ам­інокислоти, алкалоїди та ін.). і неорганічного (нітрати, нітри­ти). Найбільше значення для організму людини мають білкові речовини, на частку яких припадає до 98% азоту харчових продуктів. До найважливіших білкових речовин, що входять до складу харчових продуктів, належать білки та ферменти.

Білки - це високомолекулярні складні азотисті сполуки.

Назва «білок» вперше була дана відповідній частині курячого яйця, яка при нагріванні перетворювалася в нерозчинну масу білого кольору. Цей термін поширився й на інші подібні речо­вини тваринного та рослинного походження, які за своїми властивостями нагадували білок курячого яйця.

Синтез білків з неорганічних елементів у природі здійсню­ють тільки рослинні організми. В організмі людини формуван­ня тканин іде завдяки тваринним та рослинним білкам, які надходять з їжею.

Білки становлять майже половину сухих речовин нашого організму і виконують численні функції.

1. Вступаючи у взаємодію з нуклеїновими кислотами та іншими сполуками, білки утворюють основу всього живого. До­слідженнями вчених доведено, що швидкий ріст і роз­множення клітин, утворення білкових секретів, активна фізіоло­гічна перебудова клітинних білків супроводжуються значним нагромадженням нуклеопротеїдів у відповідних частинах клітин або тканин.

2. Білки - головний будівельний матеріал для тва­ринного організму (як клітковина для рослинного). Наприклад, половина всього азоту білків печінки замінюється протягом 5-7 днів, еритроцити крові повністю оновлюються за 3,5-4 місяці.

3. Білки їжі і тканин організму можуть використовуватися для утворення небілкових речовин, необхідних організмові (особливо при вуглеводневому або жировому голодуванні).

4. Білки - джерело потенційної енергії для організму. 1 г білка при окисненні виділяє 23,5-17 кДж енергії.

5. Деякі білки (наприклад, γ-глобулін) виконують захис­ну функцію, захищаючи організм людини від шкідливих мікро­організмів (особливо вірусів) і несприятливої дії зовнішнього середовища.

6. Білки відіграють важливу роль у перетворенні хімічної енергії в механічну. Завдяки цьому м'язи можуть скорочуватися.

7. Дуже важлива транспортна функція білків, які перено­сять, а вірніше, протягують через мембрани клітин необхідні речовини і викидають з клітин непотрібні сполуки (шлаки). Наприклад, гемоглобін приносить у кожну клітину кисень, а за­бирає вуглекислий газ.

8. Деякі білки виступають як органічні високоактивні ка­талізатори, прискорюючи більшість реакцій, що проходять в організмі людини. Мова йде про білки-ферменти.

Навіть далеко не повний перелік функцій, які виконують білки, дає нам уявлення про те надзвичайне значення, яке ма­ють білки для організму людини. Потреба людини в білках 80-120 г на добу, при цьому 50-55% повинно припадати на білки тваринного походження.

У сучасному світі проблема забезпечення білками, особли­во тваринного походження, стоїть дуже гостро. З нестачею білків у раціоні харчування пов'язана низька тривалість життя, фізич­не і навіть розумове відставання розвитку, особливо у дітей, по­ява нових захворювань (зокрема такого, як квашіоркор).

Незважаючи на велику різноманітність білків у природі, за головними елементами, які входять до їх складу, вони мало відрізняються між собою. У молекулі білка на частку вуглецю припадає 50-55%, кисню 21-23, водню 6-7, сірки 0,5-2,5%. Кількість азоту в молекулі білка досить постійна 15-18% (у середньому 16%).

Харчова цінність білків зумовлена тим, що вони виступають джерелом енергії і деяких біологічно цінних речо­вин (незамінні амінокислоти, ферменти).

Білки, які входять до складу харчових продуктів, можуть бути причиною небажаних процесів при зберіганні (гниття, гідроліз). Наявність білків у деяких харчових про­дуктах погіршує їх товарний вигляд (помутніння пива й інших напоїв), смакові та ароматичні властивості (чай, тю­тюн).

При глибокому гідролітичному розпаді білків утворюють­ся амінокислоти. Деякі з них мають солодкий (L-аланін, Д-гістидин) або гіркий смак (L-триптофан, L-фенілаланін) і передають цей небажаний смак харчовим продуктам.

Кількість білків у харчових продуктах коливається в ши­роких межах. Багаті білками продукти тваринного походження, а також зернові й бобові культури. Плоди, ягоди, овочі містять відносно мало білків.

Таблиця 8 Вміст білків у деяких продовольчих товаpax

Назва продукту	Кількість білків, %	Назва продукту	Кількість білків, %
М'ясо	14-20	Пшениця	12,0-16,0
Риба	13-18	Рис	8,0-11,0
Яйця	12-13	Плоди свіжі	0,5-1,5
Молоко	3-4	Овочі свіжі	1,0-4,8
Сир	22-29	Картопля	1,5-2,0
Соя	33-40	Борошно пшеничне	9,5-15,0
Горох	23-30

Амінокислотний склад, і структура білків. Елемен­тарною структурною одиницею білкової молекули є амінокис­лота. У природі виявлено близько 100 різних амінокислот, але тільки 20-22 з них входять до складу білків організму людини та харчових продуктів, близько 10 зустрічається рідко, а інші входять до складу деяких фізіологічних небілкових сполук (гормонів, антибіотиків та ін.) або містяться у рослинних і тваринних організмах у вільному стані.

Усі амінокислоти поділяються за хімічною структурою на дві групи: ациклічні (жирного ряду) і циклічні (ароматичного ряду). Більшість амінокислот має ациклічну структуру.

Будь-яка амінокислота у своєму складі обов'язково має дві головні функціональнігрупи: карбоксильну (СООН) і аміно­групу (NH₂). Крім того, амінокислоти можуть мати гідроксильні радикали, ароматичні кільця, сульфгідрильні групи та ін.

Більшість амінокислот - -амінокислоти, але зустріча­ються і β-амінокислоти (β-аланін). Водні розчини амінокислот можуть мати нейтральну, слабокислу або слаболужну реакцію середовища. Це залежить від того, скільки і яких функціональ­них груп (NH₂) і (СООН) входить до складу амінокислоти. За­лежно від кількості аміно- і карбоксильних груп у молекулі амі­нокислоти розпізнають моноаміномонокарбонові кислоти (валін, аланін, гліцин, метіонін, лейцин, ізолейцин), моноамінодикарбонові (аспарагінова, глютамінова) кислоти, диаміномонокарбонові (лізин, аргінін, орнітин), диамінодикарбонові (цистин).

Частина амінокислот може утворюватися в організмі лю­дини внаслідок процесів взаємного перетворення. Такі аміно­кислоти називають замінними. Це глютамінова кислота, цистин, цистеїн, пролін. Деякі амінокислоти не можуть утворюватися в організмі людини, а повинні надходити тільки з продуктами харчування. Такі кислоти називаються незамінними. Для до­рослої людини їх 8 (лізин, лейцин, ізолейцин, валін, метіонін, триптофан, фенілаланін, треонін), а для дітей незамінними вва­жаються ще 2 амінокислоти - гістидин і аргінін.

На основі вивчення амінокислотного складу багатьох білків встановлено, що такі амінокислоти, як фенілаланін, пролін, тиро­зин, лейцин, ізолейцин, глютамінова кислота майже постійно зуст­річаються в білках. Такі ж амінокислоти, як лізин, метіонін, ар­гінін, гістидин, зустрічаються значно рідше. Але це загальне по­ложення не завжди можна застосувати до окремих специфічних білків. Так, наприклад, протаміни відзначаються високим вмістом аргініну (до 80%) і майже повною відсутністю лейцину та глюта­мінової кислоти. Для гістонів характерним є високий вміст аргі­ніну і лізину і майже повна відсутність триптофану і цистину.

Повноцінні білки в своєму складі мають всі незамінні амі­нокислоти в оптимальному співвідношенні. Згідно з формулою ФАО (ФАО - комітет ООН з продовольства і сільського господарства) оптимальне співвідношення незамінних амінокислот в молекулі повноцінного білка: триптофан - 1, лейцин 3-4, ізолейцин - 3, валін - 3, лізин - 3, меті­онін - 3, фенілаланін - 4, треонін - 2.

Нестача в раціоні харчування тієї чи іншої амінокислоти впли­ває в першу чергу на регенерацію білків.

При відсутності валіну порушується координація рухів.

Ізолейцин потрібен для нормального росту молодого орга­нізму.

Лейцин дуже поширений у рослинних і тваринних білках, особливо багато його утворюється при проростанні зерна. При нестачі цієї амінокислоти затримується ріст молодого організ­му, зменшується маса тіла.

Лізин- одна з найважливіших незамінних амінокислот. Нестача лізину в їжі призводить до порушення кровотворення, зменшення кількості еритроцитів і зниження в них гемоглобіну, порушення кальцифікації кісток.

Метіонін відіграє важливу роль в азотистій рівновазі в організмі. У молекулі метіоніну є легкорухлива метильна гру­па, яка може порівняно легко передаватися на інші сполуки.

Треонін відіграє важливу роль в розвитку тваринних організмів. Нестача треоніну призводить до зменшення маси тіла і навіть до загибелі тварини.

Триптофан потрібен для утворення гемоглобіну, нормаль­ного росту організму. Головним джерелом триптофану є білки молока, м'яса, яєць, бобових.

Фенілаланін відіграє важливу роль у діяльності щитоподі­бної залози, він утворює ядро в процесі синтезу гормону тирок­сину.

Для визначення біологічної цінності білків використову­ють такий показник, як амінокислотний скор, який дозволяє виявити лімітовані незамінні амінокислоти. Визначення ліміто­ваних амінокислот і ступеня їх нестачі проводиться шляхом порівнювання відсоткового вмісту амінокислот в досліджувано­му білку і в такій же кількості умовно ідеального білка. Ета­лонами ідеального білка вважають білки материнського моло­ка, курячого яйця і коров'ячого молока.

А. с.=

Усі амінокислоти, скор яких менше 100%, вважаються ліміто­ваними, а амінокислота з найменшим скором є головною ліміто­ваною амінокислотою.

У зв'язку з тим, що молекула амінокислоти у своєму складі має дві головні групи (NH₂) і (СООН), ще в 1888 р. видатний хімік Л. Я. Данилевський висловив припущення, що при утворен­ні білка амінокислоти з'єднуються між собою ковалентним пептидним зв'язком. Це припущення було підтверджено в 1902 р. німецьким біохіміком Е. Фішером.

СН3-СН-СООН + NH₂-CH₂-COOH CH₃-CH-CO-NH-CH,-COOH

N H₂ N H₂

аланін гліцин аланінгліцин

Таблиця 9 Амінокислотний скор білків коров'ячого молока

Назва амінокислоти	Жіноче молоко, АК^[1]	Коров'яче молоко
АК	С^3
Ізолейцин	4,6	4,7
Лейцин	9,3	9,5
Лізин	6,6	7,8
Метіонін + цистин	4,2	3,3
Фенілаланін + тирозин	7,2	10,2
Треонін	4,3	4,4
Триптофан	1,7	1,4
Валін	5,5	6,4
Гістидин	2,6	2,7

^[1] АК - кількість амінокислот на 100 г білка, г; С - скор відносно білків жіночого молока,%.

Пізніше було встановлено, що, крім пептидних зв'язків, при утворенні ланцюга амінокислот, які у своєму складі мають сірку, виникає дисульфідний зв'язок внаслідок окиснення сульфгід­рильних груп.

SH SH S -------- S

+

СН₂ СН₂ СН₂ СН₂

Тепер можна дати визначення, що ж таке білок.

Дата добавления: 2015-05-26