Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Перетворення білків в технологічному потоці





Нативна тривимірна структура білків підтримується різними внутрішньо- та міжмолекулярними силами та зв‘язками. Будь-яка зміна умов середовища в технологічних потоках виробництва харчових продуктів впливає на нековалентні зв'язки молекулярної структури і призводить до руйнування четвертинної, третинної та вторинної структури тобто до денатурації.

Теплова денатурація білків є одним з основних фізико-хімічних процесів, що лежить в основі випічки хліба, печива, бісквітів, тістечок, сухарів, сушки макаронних виробів, отримання екструдатів і сухих сніданків, варіння, смаження овочів, риби, м'яса, консервування, пастеризації та стерилізації молока. Даний вид перетворень відноситься до корисних, так як він прискорює перетравлювання білків в шлунково-кишковому тракті людини (полегшуючи доступ до них протеолітичних ферментів) і зумовлює споживчі властивості харчових продуктів (текстуру, зовнішній вигляд, органолептичні властивості). У зв'язку з тим, що ступінь денатурації білків може бути різним (від незначного до повної зміни розташування пептидних ланцюгів з утворенням нових ковалентних -S-S- зв'язків), то і засвоюваність полімерів може не тільки поліпшуватися, але і погіршуватися. Паралельно можуть змінюватися фізико-хімічні властивості білків.

При температурі від 40 – 60°С до 100°С зі значною швидкістю протікає взаємодія білків з відновлювальними сахарами, що супроводжується утворенням карбонільних сполук і темнозабарвлених продуктів – меланоїдинів (реакція Майяра). Сутність реакцій меланоїдиноутворення полягає у взаємодії групи –NH2 амінокислот з глікозидними гідроксилами цукрів. Вуглеводо-амінні реакції є причиною не тільки потемніння харчових продуктів, а й зменшення в них сухої речовини і втрат незамінних амінокислот (лізину, треоніну). Це зменшення відбувається не тільки за рахунок взаємодії їх з відновлювальними сахарами, але і за рахунок взаємодії між собою функціональних груп –амінної та карбоксильної самого білка. Реакції протікають з утворенням внутрішніх ангідридів, циклічних амідів і ω- ε-ізопептидних зв'язків. Ізопептиди знайдені в кератині, молочних білках та білках м‘яса. Меланоїдини знижують біологічну цінність виробів, так як знижується засвоюваність амінокислот через те, що вуглеводоамінні комплекси не піддаються гідролізу ферментами травного тракту.

Термічна обробка їжі, яка містить білок, при 100 – 120°С призводить не до денатурації, а до руйнування (деструкції) макромолекул білка з відщепленням функціональних груп, розщепленням пептидних зв'язків і утворенням сірководню, амоніаку, вуглекислого газу та ряду більш складних сполук небілкової природи. Так, стерилізація молочних, м'ясних і рибних продуктів при температурі вище 115°С викликає руйнування цистеїнових залишків з відщепленням сірководню (H2S), диметилсульфіду (CH3-S-CH3) і цистеїнової кислоти (HO2C-CH(NH2)CH2SO3H).

Реакції дезамінування аспарагінової та глутамінової амінокислот і дегідратації гліцину можуть бути причиною утворення нових ковалентних зв'язків у білках, так як утворюється піролідонкарбонова кислота і 2,5-дикетопіперазин (дикетопіперазину багато в обсмажених бобах какао):

Серед продуктів термічного розпаду білків зустрічаються сполуки, що надають їм мутагенних властивостей. Термічно індуковані мутагени утворюються в їжі, що містить білок в процесі її обсмажування в олії, випічки, копчення в диму і сушки. Мутагени містяться в бульйонах, смаженій яловичині, свинині, домашній птиці, смажених яйцях, копченій та в'яленій рибі. Деякі з них викликають спадкові зміни в ДНК, і їх вплив на здоров'я людини може бути від незначного до летального.

Токсичні властивості білків при термічній обробці вище 200°С або при більш низьких температурах, але в лужному середовищі, можуть обумовлюватися не тільки процесами деструкції, але і реакціями ізомеризації залишків амінокислот з L- в D-форму. Присутність D-ізомерів знижує засвоюваність білків. Наприклад, термообробка казеїну молока при температурі близько 200°С знижує біологічну цінність продукту на 50%.

Реакційно здатний дигідроаланін конденсується із залишками бічних ланцюгів лізину, орнітину і цистеїну з утворенням міжмолекулярних поперечних зв'язків у білках. У реакцію конденсації можуть вступати залишки аргініну, гістидину, треоніну, серину, тирозину та триптофану. Поживна цінність білків з новими поперечними зв'язками нижче, ніж у білків з нативною структурою, тому утворення їх у технологічних процесах виробництва харчових продуктів небажано. До того ж у дослідах на щурах показано, що утворення, наприклад, лізиноаланіну стимулює нефрокальциноз, діарею і облисіння.

Обробка сировини розчинами лугів широко використовується при отриманні ізолятів і концентратів білків. Чим нижче значення рН, температура і час обробки, тим вищий вміст незамінних амінокислот у білку. Наприклад, при підвищенні рН розчину з 8,5 до 12,5 при екстракції білка з пшеничних висівок кількість лізину в ньому зменшується на 40%, треоніну – на 26%, а валіну – на 24%. М'які температурні режими оберігають від утворення у великих кількостях небажаних амінокислотних фрагментів. У той же час серед фахівців обговорюється питання про введення гранично допустимих концентрацій лізиноаланіну (наприклад, 300 мг на 1 кг) з метою забезпечення безпеки їжі, яка містить білок.

При несприятливих погодних умовах зростання та зберігання рослинної сировини можливо протікання реакцій окиснення. Всі реакції окиснення пов'язані з втратою незамінних амінокислот. Залишки тирозину в присутності гідропероксидів можуть перетворюватися в сульфоксиди і сульфони, залишки цистеїну – в сульфінові, сульфонові кислоти, а залишки триптофану, – в гідрокси-β-індолілаланін і N -формілкінуренін. Окисне псування білків особливо

небезпечне при переробці олійної та жирової сировини. Гальмування реакцій можна досягти додаванням оксидантів, ферментних препаратів або підвищенням активності власних ферментів сировини з метою виведення ліпідів із взаємодії з білками.

Нові форми білкової їжі

Сьогодні, в умовах постійного росту кількості людей на планеті та обмеженості природних ресурсів, перед людиною стоїть необхідність створення сучасних продуктів харчування, що мають функціональні властивості і відповідають вимогам науки про здорове харчування. Нові форми білкової їжі – це продукти харчування, одержані на основі різних білкових фракцій продовольчої сировини із застосуванням науково обґрунтованих способів переробки, що мають певний хімічний склад, структуру і властивості.

Широке визнання отримали різні рослинні білкові джерела: зернобобові; хлібні і круп'яні та побічні продукти їх переробки; олійні; овочі та баштанні; вегетативна маса рослин (люцерна, конюшина, люпин, цукровий буряк, зелений тютюн).

При цьому для виробництва білкових продуктів переважно використовуються соя та пшениця.

Продукти переробки соєвих білків поділяються на три групи, що відрізняються за вмістом білка:

- борошно і крупу отримують шляхом помелу. В них міститься 40 – 45% білка від загальної маси продукту;

- соєві концентрати отримують шляхом видалення водорозчинних компонентів, вони містять 65 – 70% білка;

- соєві ізоляти отримують екстракцією білка, вони містять не менше 90% білка.

На основі сої отримують текстуровані білкові продукти, в яких соєві білки використовують, наприклад, замість білків м'яса. Гідролізовані соєві білки називаються модифікованими. Їх використовують як функціональні та смакові добавки до їжі. Сьогодні на основі сої також випускають соєве молоко, соєвий соус, тофу (соєвий сир) та інші продукти харчування.

З пшениці або пшеничного борошна методом водної екстракції отримують суху пшеничну клейковину з вмістом білка 75 – 80%.

У той же час наявність лімітуючих амінокислот у рослинних білках визначає їх неповноцінність. Виходом тут є спільне використання різних білків, що забезпечує ефект взаємного збагачення. Якщо при цьому досягають підвищення амінокислотного скору кожної незамінної лімітуючої амінокислоти в порівнянні з окремим використанням вихідних білків, то говорять про ефект простого збагачення, якщо після змішування амінокислотний скор кожної амінокислоти перевищує 1,0, то – це ефект істинного збагачення. Використання подібних збалансованих білкових комплексів забезпечує підвищення засвоюваності рослинних білків до 80 – 100%.

Питання для самоконтролю

1. Визначення білків, їх фізіологічні функції та харчове значення для організму. Поняття азотистого балансу.

2. Значення білків у харчуванні людини. Дайте характеристику основним функціям білка в живому організмі. Білковий та амінокислотний склад харчових продуктів.

3. Амінокислоти як структурні одиниці білків.Фізико-хімічні властивості амінокислот, які входять до складу білків. Напишіть формули незамінних, умовно замінних та замінних амінокислот. Охарактеризуйте їх значення в харчуванні людини.

4. Класифікація та характеристика харчових білків. Джерела харчового білка. Прості та складні білки. Які білки називають повноцінними? Наведіть приклади.

5. Дайте визначення денатурації білків. ЇЇ види. Під дією яких факторів білки денатурують?

6. Піноутворюючі та гелеутворюючі властивості білків.

7. Які кольорові реакції характерні для білків? В чому полягає суть кожної з них? З якими цілями вони використовуються? Коротко охарактеризуйте кожну з них.

8. Поняття СКОРу лімітуючих амінокислот. Визначення хімічного СКОРу.

9. В харчовій промисловості важливе значення мають такі властивості білкових суспензій, як обмежена ступінь набухання, водо- і жирозв‘язуюча здатність, адгезійні властивості. Охарактеризуйте ці властивості.

10. Фізико-хімічні властивості білків. Піноутворюючі та гелеутворюючі властивості білків. Їх застосування при виробництві продуктів харчування.

4. ЛІПІДИ

Ліпідами (від грецьк. liposжир) називається велика група природних сполук, які відіграють значну роль у життєдіяльності всіх живих організмів (тварин, рослин, бактерій тощо). Разом з білками вони становлять основу структури клітинних і тканинних мембран організмів. Ліпіди сприяють утворенню енергетичного резерву (депо) в організмі, захищають тканини від дії механічного впливу, температури, вологи.

Класифікація ліпідів.. За походженням ліпіди поділяються на тваринні та рослинні. У рослинах ліпіди накопичуються, в основному, у насінні та плодах. Вміст ліпідів у насінні та плодах рослин наведено в табл. 4. Вміст ліпідів в окремих видах рослин залежить від сорту, місця та умов зростання.

У тварин та риб ліпіди накопичуються у тканинах, що оточують важливі органи (серце, нірки), підшкірних, мозкової і нервової тканинах. Вміст ліпідів у туші риб може досягати 20 – 25%, у наземних тварин кількість ліпідів сильно коливається: у свинині – 33%, яловичині – 9,8%, м'ясі поросят – 3%. У молоці кози – 5%, корови – 3,5 – 4%. Вміст ліпідів у тварин залежить від виду, складу кормів, умов життя та інших факторів.

До складу ліпідів входять різні за хімічною будовою структурні компоненти – вищі карбонові кислоти (ВКК), вищі спирти (ВС), аміноспирти, гліцерин, діоли, неорганічні кислоти (фосфатна), які утворюють здебільшого відповідні естери, а також етери та інші похідні. Така структурна різноплановість ліпідних речовин значно ускладнює їхню хімічну класифікацію. Загальною рисою ліпідів є нерозчинність у воді та розчинність в органічних розчинниках (нижчих спиртах, хлороформі та інших галогеналканах, бензені, ацетоні, діалкілових етерах, оліях). На цій загальній властивості ґрунтується віднесення до ліпідів таких сполук, як ВКК та їх естери (жири), ВС та їх естери з ВКК (воски), інші естери ВКК з аміноспиртами тощо.

Таблиця 4. Вміст ліпідів у насінні та плодах рослин

Рослина Вміст ліпідів, %
   
Соняшник (насіння) 30-58
Хлопок (насіння) 20-29
Соя (насіння) 15-25
Льон (насіння) 30-48
Арахіс (ядро) 50-61
Маслини (м’якоть) 28-50
Конопля (насіння) 32-38
Тунг (ядро плоду) 48-66
Рапс (насіння) 45-48
Гірчиця (насіння) 25-49
Пшениця (зернівка) 2,7
Овес (зернівка) 7,2
Кукурудза (зернівка) 5,6
Рис (зернівка) 2,9

Продовження табл. 4

   
Просо (зернівка) 4,5
Гречка 3,8
Кавун (насіння) 14-45
Какао (боби) 49-57
Кедр (ядро горіха) 26-28

В основу сучасної хімічної класифікації ліпідів покладений принцип структурної подібності речовин, згідно з яким ліпіди поділяються на групи:

· прості ліпіди – це ліпіди, які не містять атомів Нітрогену, Фосфору, Сульфуру. Це естери ВКК і спиртів: жири, воски.

· складні ліпіди, молекули яких містять не тільки залишки високомолекулярних карбонових кислот, але і фосфатну або сульфатну кислоти. Це фосфоліпіди, гліколіпіди (цереброзиди).

Єдиної системи класифікації ліпідних сполук немає.

Найбільш важливою і поширеною групою простих ліпідів є ацилгліцерини. Ацилгліцерини (або гліцериди) – це естери гліцерина та ВКК. Вони складають основну масу ліпідів (іноді до 95 %) та, по суті, саме їх називають жирами та оліями. Зрозуміло, що різниця між різними жирами за фізичними та хімічними властивостями обумовлена виключно кислотним складом. В залежності від кількості естерефікованих гідроксилів гліцерину розрізняють моно-‚ ди- та триацилгліцериди. Триацилгліцериди, молекули яких містять залишки однієї кислоти, називають простими, різних кислот – змішаними. Природні жири та олії містять переважно змішані тригліцериди.

Загальною рисою ліпідів є нерозчинність у воді та розчинність в органічних розчинниках (нижчих спиртах, хлороформі та інших галогеналканах, бензені, ацетоні, діалкілових етерах, оліях). На цій загальній властивості ґрунтується віднесення до ліпідів таких сполук, як ВКК та їх естери (жири), ВС та їх естери з ВКК (воски), інші естери ВКК з аміноспиртами тощо.

Прості ліпіди

До основних простих ліпідів належать такі найпоширеніші природні сполуки, як жири, а також воски.

4.1.1. Жири

Жири – це естери гліцерину та вищих карбонових кислот, які мають загальну формулу:

де R′, R″, R″′ – радикали (алкільні залишки) вищих жирних карбонових кислот.

Хімічну природу жирів уперше дослідив у 1822 році французький хімік М. Шеврель, який здійснив їх гідроліз при нагріванні з водою в присутності лугу. У 1854 році М. Бертло довів будову жирів, отримавши їх шляхом нагрівання гліцерину з вищими жирними кислотами в ампулах.

В таблиці 5 наведені найбільш розповсюджені ВКК, що входять до складу жирів.

Таблиця 5. Найважливіші кислоти, які виділені з природних жирів

  Тривіальна назва Формула
     
Вищі насичені карбонові кислоти Масляна (С4) СН3(СН2)2СООН
Капронова (С6) СН3(СН2)4СООН
Каприлова (С8) СН3(СН2)6СООН
Капринова (С10) СН3(СН2)8СООН
Лауринова (С12) СН3(СН2)10СООН
Міристинова (С14) СН3(СН2)12СООН
Пальмітинова (С16) СН3(СН2)14СООН
Стеаринова (С18) СН3(СН2)16СООН
Арахінова (С20) СН3(СН2)18СООН
Вищі ненасичені карбонові кислоти з одним подвійним зв'язком Додеценова (С12) СН3СН2СН=СН(СН2)7СООН
Тетрадеценова (С14) СН3(СН2)3СН=СН(СН2)7СООН
Пальмітолеїнова (С16) СН3(СН2)5СН=СН(СН2)7СООН
Олеїнова (С18) СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН
Ейкозенова (гадолеїнова) (С20) СН3(СН2)9СН=СН(СН2)7СООН
Ерукова (С22) СН3(СН2)7СН=СН(СН2)11СООН
З двома подвійними зв'язками Лінолева (С18) СН3(СН2)4СН=СНСН2СН=СН(СН2)7СООН
З трьома подвійними зв'язками Ліноленова (С18) СН3СН2СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН--(СН2)7СООН
Елеостеаринова (С18) СН3(СН2)3СН=СН-СН=СН-СН=СН--(СН2)7СООН
Дигомо-γ-ліноленова (С20) СН3(СН2)4СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН--(СН2)6СООН
З чотирма подвійними зв'язками Арахідонова (С20) СН3(СН2)4-(СН=СНСН2)4-(СН2)2СООН

Продовження табл. 5

     
З шістьма подвійними зв'язками Докозагексенова (С22) СН3(СН=СНСН2)6-(СН2)2СООН
З циклами у вуглецевому ланцюзі Стеркулова (С20)
Хаульмугрова (С18)
Гіднокарпова (С16)
Окси та кетокислоти Рицинолева (С18) СН3(СН2)5СН(ОН)СН2СН=СН(СН2)7СООН
Ліканова (С18) СН3(СН2)3(СН=СН)3(СН2)4СО(СН2)2СООН

Для виділення кислот із жирів використовують різні методи: перегонку метилових естерів, кристалізацію за низьких температур, утворення комплексів з сечовиною та циклічними декстринами, хроматографію (найефективніший метод на сьогодні).

Ступінь насиченості жирних кислот, які входять до складу жирів та інших ліпідів, визначає їх агрегатний стан: чим вище ненасиченість жирних кислот та менше атомів Карбону, тим нижче температура топлення. Рідкі жири називають оліями. У складі твердих жирів переважають залишки насичених кислот, а рідких – залишки ненасичених кислот.

Найбільш поширені з кислот містять від 12 до 18 атомів Карбону і мають нерозгалужені карбонові ланцюги з парним числом атомів Карбону. Виключення складають циклічні кислоти (хаульмугрова, стеркулова, гіднокарпова). З усіх кислот, що містяться в природних жирах найбільш поширеною є олеїнова кислота.

Слід зазначити, що лінолева та ліноленова кислоти не синтезуються в організмі тварин і людини і потрапляють тільки з їжею. Вони необхідні для синтезу простагландинів і тромбоксанів. Тому ці кислоти отримали назву незамінні карбонові кислоти. Основними джерелами цих кислот є конопляна, льняна, соняшникова, кукурудзяна олії, олія з насіння ріпаку. Недостатність в організмі лінолевої кислоти може привести до уповільнення росту змін в клітинах шкіри, залоз внутрішньої секреції і статевих органів. Недостатність ліноленової кислоти приводить до зниження здібності до навчання.

Ненасичені кислоти з одним подвійними зв'язками зустрічаються в природі в цис -конфігурації. В 1990 роках з'явився ряд публікацій про шкідливість вживання транс-жирів, які утворюються при термічній обробці жирів і особливо при гідрогенізації жирів (виробництво маргарину).

З насичених ВЖК найбільш поширена пальмітинова кислота. Вона входить до складу більшості жирів, причому в деяких жирах вміст її становить 15-50% від загального вмісту всіх кислот. В меншій мірі поширені стеаринова та міристинова кислоти.

Кислоти, що містяться в жирах, поділяють на дві категорії: головні та другорядні. Головні – це кислоти, вміст яких становить більше 10% від загальної маси жиру. Природні жири можна класифікувати за кількістю в них головних кислот. Така класифікація співпадає з класифікацією жирів за їх біологічним походженням. Таким чином, жири, що містяться в біологічно споріднених організмах, хімічно подібні. Крім того, в багатьох випадках другорядні кислоти можуть бути характерними для певної групи жирів. Наприклад, низькомолекулярні насичені кислоти (масляна) характерні для молока, або пальмітолеїнова – для жирів вищих наземних ссавців (вміст цієї кислоти 2 – 3%). Для виділення кислот із жирів використовують різні методи: перегонку метилових естерів, кристалізацію за низьких температур, утворення комплексів з сечовиною та циклічними декстринами, хроматографію (найефективніший метод на сьогодні).

Фізичні властивості жирів

Тригліцериди – тверді або рідкі речовини з низькими температурами топлення і високими температурами кипіння. Температура топлення залежить від типу кислот, які входять до складу. У гліцеридів спостерігається дивне явище «подвійного топлення». Так, чистий тристеарин топиться при 71°С. Однак, якщо тристеарин розтопити, а потім охолодити, то при повторному нагріванні він плавиться спочатку при 55°С, потім твердіє і знову топиться при 71°С. Це явище обумовлено наявністю трьох поліморфних кристалічних форм. Оскільки природні жири – суміш змішаних триацилгліцеридів, вони топляться за різних температур в широкому інтервалі.

Тваринні жири (яловичий, баранячий, свинячий) – тверді, вони містять в основному залишки насичених кислот (пальмітинової і стеаринової).

Рослинні жири (олії) – рідини, молекули яких містять переважно залишки ненасичених кислот (олеїнової, лінолевої, ліноленової) та деяких інших.

Консистенція жирів, тобто ступінь їх густини або м’якості залежить від співвідношення насичених і ненасичених кислот, які входять до складу жирів.

Жири майже не розчинні у воді, спирті, можуть утворювати колоїдні дисперсії та емульсії, які стабілізуються в присутності поверхнево-активних речовин (ПАР) та інших емульгаторів: білків, мила, сульфокислот. Жири дуже мало розчинні у воді. Але добре розчинні в діетиловому та петролейному етерах. Вони легші за воду (r= 0,91).

Для хімічної характеристики жирів використовуютьтак звані числа, які визначаються аналітичним шляхом: число омилення, йодне число та кислотне число.

Число омилення (ЧО) – це число міліграмів калій гідроксиду (КОН), необхідне для нейтралізації жирних кислот при омиленні 1 г жиру. Чим нижче число омилення, тим більша молекулярна маса жирних кислот, які входять до складу цього жиру, і навпаки, чим вище число омилення, тим менша молекулярна маса кислот, які входять до складу жиру.

У рапсової олії ЧО дорівнює – 172 – 174 (високомолекулярні кислоти), ЧО триолеїну (С18) – 192, коров'ячого жиру – 226, кокосової олії – 246 (низькомолекулярні кислоти).

Йодне число (ЙЧ) є показником ненасиченостіжиру. Йодне число – це кількість грамів йоду, який приєднується (за місцем подвійних зв'язків) до 100 г жиру. Чим вище йодне число – тим більш ненасиченим є даний жир, тим більше подвійних зв’язків міститься в жирних кислотах.

Кислотним числом (КЧ) називається показник, який характеризує кількість вільних жирних кислот в жирі. Кислотне число виражається в міліграмах калій гідроксиду, витраченого на нейтралізацію вільних жирних кислот, які містяться в 1 г жиру. Кислотне число визначає якість жиру.

4.1.1.2. Хімічні властивості жирів

Для жирів характерні реакції естерів, але вони мають певні особливості.

· Гідроліз, або омилення відбувається під впливом кислот, лугів, ферментів.

а) омилення лугами:

Жир Гліцерин Мило

б) омилення водою:

Жир Гліцерин Кислоти

Продуктами омилення водою, є вільні жирні кислоти та гліцерин.

У тваринних і рослинних організмах гідроліз жирів відбувається під дією ферменту – ліпази. Продукти гідролізу всмоктуються у вигляді вищих жирних кислот та гліцерину. Для омилення жирів в промисловості використовують насіння рицини, яке містить багато ліпази.

Гідролітичний розпад жирів та олій, ліпідів зерна та продуктів його переробки, м'яса, риби є однією з причин погіршення їх якості та псування. Цей процес прискорюється із збільшенням вологості продуктів, підвищенням температури, збільшенням активності ферменту ліпази. Гідроліз відбувається у багатьох технологічних процесах та під час кулінарної обробки продуктів (під час варіння та смаження). Продукт гідролізу – гліцерин перетворюється в результаті дегідратації на шкідливий для здоров'я людини акролеїн:

· Переестерифікація. Гліцериди за наявності каталізаторів (луги, алкоголяти лужних металів) здатні обмінюватися кислотними залишками як міжмолекулярно, так і внутрішньомолекулярно.

Реакція міжмолекулярної переестерифікації:

Реакція внутрішньомолекулярної переестерифікації:

Переестерифікація приводить до зміни фізико-хімічних властивостей жирів та дозволяє одержувати жири з необхідними для харчової технології властивостями без зміни їх жирнокислотного складу. Переестерифіковані жири використовуються в харчовій промисловості для одержання аналогів вершкового масла, кондитерського жиру, комбінованих жирів тощо.

· Гідрогенізація жирів. Гідрогенізація жирів – це процес приєднання водню до залишків ненасичених кислот, які входять до складу жирів, в результаті утворюються залишки насичених кислот. Жири при цьому з рідких перетворюються на тверді. Вперше гідрогенізацію жирів здійснив С. Фокін у 1906 році.

Гідрування приводить до зміни жирнокислотного складу жирів та олій і дозволяє одержати продукт із більшою температурою топлення, пластичністю, більш стійкий до окиснення.

Жири взаємодіють з воднем під час нагрівання до 180 – 240°С за наявності каталізаторів (подрібнений нікель). Змінюючи відповідно умови реакції, можливо здійснювати гідрування селективно, тобто гідрувати спочатку залишки ліноленової кислоти, потім лінолевої і, якщо треба – олеїнової кислоти.

1-Олеїноїл-2-лінолеїл-3-ліноленоїл Тристеароїл, тристеарин

(Рідкий жир) (Твердий жир)

Продукт реакції називається саломасом («штучним салом») і служить основою для виготовлення маргарину, інших харчових жирів, застосовується у виробництві мила. Для виготовлення маргарину саломас емульгують у молоці, попередньо обробленому бактеріями Bacillus aidi levolactiti, які продукують молочну кислоту. Далі до утвореної емульсії додають харчові добавки.

При неповному гідруванні отриманий саломас застосовується для виготовлення м'яких сортів маргарину.

Необхідно зауважити, що існує думка про певну шкідливість гідрованих рослинних олій для людини. Систематичне вживання таких жирів та продуктів на їхній основі (печиво – до 30 – 50% транс -ізомерів, картопля фрі – близько 40%, чіпси – 30% тощо) збільшують ризик ішемічних захворювань серця, мозку; сприяють розвитку атеросклерозу. Це пов'язують з появою в таких оліях (жирах) транс -карбонових кислот. Останні виникають в жорстких умовах процесу гідрування внаслідок ізомеризації кислот цис -конфігурації, яка здебільшого притаманна природним ненасиченим кислотам. Кількість транс -карбонових кислот у кінцевому продукті може досягати 15 – 20% від суміші всіх ВКК.

· Окиснення жирів. Під впливом світла і кисню повітря, а також при дії вологи у жирів з’являється неприємний смак і запах. Цей процес окиснення і часткового гідролізу називають згірканням жирів. Ненасичені кислоти окиснюються в місці подвійних зв'язків, утворюючи пероксидні сполуки. Надалі відбувається розрив карбонового ланцюга за місцем подвійного зв'язку, у результаті чого утворюються альдегіди і кислоти з коротким ланцюгом з неприємним запахом. Ці продукти перетворень надають жиру гіркого присмаку.

Механізм окиснення жирів, розкритий М. Семеновим, ґрунтується на пероксидній теорії Баха і Енглера. На першій стадії окиснюється переважно група –СН2–, яка розташована в α-положенні відносно подвійного зв'язку. В результаті гомолітичного розриву зв'язку між Гідрогеном і Карбоном в α-положенні утворюється радикал, який при взаємодії з киснем повітря утворює пероксидний радикал. Після взаємодії цього радикалу з новою молекулою жиру утворюються гідропероксид і новий радикал:

 

Первинні продукти окиснення жирів – гідропероксиди. Це нестійкі сполуки, вони перетворюються на вторинні продукти окиснення жирів –епоксисполуки, кетони, альдегіди, спирти та їх похідні:

Під час утворення вторинних продуктів окиснення може відбуватися розрив карбонового ланцюга:

В результаті полімеризації та поліконденсації продуктів окиснення відбувається так зване «зшивання» молекул і обрив ланцюга, що призводить до утворення низькомолекулярних сполук.

Швидкість реакції окиснення зростає зі збільшенням: ступеня ненасиченості ВКК, які входять до складу жиру; рівня вологості; температури та вмісту кисню; присутності іонів металів (заліза, марганцю, міді). Надзвичайно великий вплив на швидкість окиснення має присутність антиоксидантів – речовин, що утворюють з вільними радикалами стабільні сполуки. До природних антиоксидантів відносяться токофероли, сполуки фенольної природи, зокрема кварцетин. Активність антиоксидантів зростає в присутності їх синергістів, зокрема, лимонної та аскорбінової кислот, лецитину.

В тваринному організмі кислоти жирів окиснюються до діоксиду Карбону і води. На сьогодні відомі всі проміжні стадії цього складного процесу. Окиснення починається з –СН2– групи, що знаходиться в β-положенні відносно карбоксильної групи (–СООН). β-кетокислота, яка при цьому утворюється, розкладається в результаті гідролізу з утворенням нової карбонової кислоти та оцтової кислоти.

RCH2CH2COOH → R-COCH2COOH + H2O → R-COOH + CH3COOH

Щойно утворена кислота підлягає подібному окисненню до тих пір, поки не утвориться ацетооцтова кислота СН3СОСН2СООН. Остання окиснюється в тканинах (головним чином в м'язах) до СО2 і H2O.

Воски

До простих ліпідів відносяться воски жироподібні аморфні речовини з температурою топлення 36 – 90 оС. За хімічною природою це естери вищих карбонових кислот і вищих спиртів, які здебільшого мають парну кількість атомів Карбону (табл. 6). Крім згаданих естерів, віск містятить вільні ВКК і ВС, алкани та інші домішки. Завдяки тому, що до складу восків входять головним чином насичені ВКК і спирти, воски в хімічному відношенні достатньо інертні речовини і важко окиснюються киснем повітря. Воски важко гідролізуються.

Таблиця 6. Вищі спирти

Формула Тривіальна назва
Насичені
СН3-(СН2)10 -СН2ОН Лауриловий
СН3-(СН2)12 -СН2ОН Міристиловий
СН3-(СН2)14 -СН2ОН Цетиловий
СН3-(СН2)16 -СН2ОН Стеариловий
СН3-(СН2)22 -СН2ОН Карнаубіловий
СН3-(СН2)24 -СН2ОН Цериловий
СН3-(СН2)26 -СН2ОН Монтановий
СН3-(СН2)28 -СН2ОН Мірициловий

 

Більшість восків – тверді, пружньопластичні, інколи за кімнатної температури навіть крихкі речовини. Тільки деякі воски мають за кімнатної температури рідку консистенцію. Воски широко розповсюджені у природі. У рослин вони вкривають тонким шаром листя, стеблі, плоди і оберігають їх від змочування водою, висихання та дії мікроорганізмів. Бджолиний віск оберігає мед, личинок бджіл. Ланолін – тваринний віск – оберігає волосся і шкіру від дії води. У фітопланктону воски виконують функцію клітинного палива.

За походженням воски поділяють на тваринні (бджолиний, ланолін, спермацет), рослинні (карнаубський, лляний) і викопні (монтанний).

4.2.1. Тваринні воски

До тваринних вісків відносять бджолиний, який виділяють своїми залозами бджоли; вовняний, який накопичується в відносно великих кількостях в вовні овець; спермацетове масло і спермацет, який, в свою чергу, міститься в полостях черепної коробки кашалота.

Бджолиний віск містить до 72% естерів здебільшого церилового та мірицилового спиртів пальмітинової, церотинової, мелісинової кислот, з яких мірицилпальмітат С15Н31СООС30Н61 складає 33%, вільних ВКК – 13%, алканів до 12%. Температура топлення становить 62 – 70оС, ЧО = 85 – 107; КЧ = 18 – 22. Віск важко гідролізується спиртовим розчином КОН. Бджолиний віск застосовується як компонент полірувальних засобів та лікарських препаратів.

Ланолін (від грецьк. lana – вовна, oleum – олія) добувають з жиропоту овець (на овечій вовні вміст такого воску досягає 25%). Це світло-жовта речовина зі слабким специфічним запахом, температура топлення становить 36 – 42оС. За хімічним складом це суміш естерів цетилового, церилового спиртів, а також, на відміну від інших восків, холестерину та його гідроксипохідних, з міристиновою, пальмітиновою, церотиновою кислотами. Характерним для ланоліну є вміст церотино-церилового естеру С25Н51СООС26Н53.

Ланолін стійкий до окиснення, на відміну від інших восків утворює стійкі водні емульсії. Завдяки цьому його використовують як мазеву та кремову основу, до якої вводять водорозчинні лікарські препарати.

Спермацет (від грецьк. spermaсім'я, ketosморська тварина) міститься в черепній порожнині (спермацетовому мішку) кашалота. Він на 98% складається з цетилпальмітату С15Н31СООС16Н33 (цетиловий естер пальмітинової кислоти). Температура топлення становить 45 – 54оС. Запах специфічний, дещо нагадує запах ворвані. Використовують як кремову та мазеву основу у парфумерії, як фармацевтичні препарати для лікування хронічних виразок.

4.2.2. Рослинні воски

Карнаубський віск покриває листя бразильської воскової пальми Copernicia cerifera. Він містить до 80% естерів мірицилового спирту з карнаубовою С23Н47СООН і церотиновою кислотами; інших естерів ВКК С16 – С28 і ВС С30 – С32; вільних ВС (переважно монтанового). Карнаубський віск – тверда, крихка маса, яку можна розтерти в порошок. Колір її від сіровато-жовтого до зеленувато-жовтого. Температура топлення становить 83 – 91оС. Використовують у кондитерській промисловості для надання глянцю шоколадним та цукровим драже.

Льняний віск, який покриває стеблини льону, містить приблизно 35% естерів церилового спирту з олеїновою, ліноленовою, пальмітиновою і стеариновою кислотами.

Викопні воски. Крім тваринних і рослинних восків, відомий також монтановий (буровугільний) віск – мінеральний викопний продукт. Його виділяють із бурого вугілля (аб







Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.