Изменения белков в технологическом потоке

Введение

Белки́ (протеи́ны, полипепти́ды) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью.

Организм человека нуждается в регулярном поступлении энергии из внешней среды. Источниками энергии служат пищевые вещества (белки, жиры, углеводы), попадающие в организм с продуктами питания. Кроме того, в пищевых продуктах содержатся витамины, минеральные вещества, вода, органические кислоты, дубильные и другие компоненты. Не являясь источниками энергии, они необходимы для обменных процессов в организме. Пищевой рацион человека представляет собой сочетание пищевых продуктов животного происхождения (мясо, молоко, рыба, яйца) и продуктов их переработки (колбасы, масло, сыр, творог) и растительного происхождения: изделия из злаковых растений (мука, хлеб, крупы, макаронные изделия), овощи, ягоды, фрукты, грибы. Содержание пищевых веществ во всех этих продуктах различное.

Характер питания населения складывается постепенно в зависимости от уровня экономического и культурного развития. Научные достижения биологической химии, физиологии, гигиены питания, витаминологии позволили установить и научно обосновать физиологические потребности человека в пищевых веществах в зависимости от возраста, профессии, пола, климатических особенностей, степени коммунального обслуживания и других факторов. Следует отметить, что характер питания определяется физиологическими и профессиональными особенностями организма и влиянием факторов внешней среды.

Образующуюся в организме в процессе превращения углеводов, жиров и белка энергию принято измерять в единицах тепловой энергии — килокалориях или единицах энергии — килоджоулях. В процессе сгорания 1 г белка в организме образуется 4 ккал, или 16,74 килоджоулей (кДж), 1 г жира — 9 ккал, или 37,67 кДж, 1 г углеводов — 3,75 ккал, или 15,7 кДж.

Энергетические затраты человеческого организма складываются из следующих компонентов:

1) основной обмен — энергия, расходуемая на биохимические процессы, обеспечивающие функции внутренних органов, систем и тканей, что в среднем составляет 1400—1700 ккал;

2) специфически-динамическое действие пищи — энергия, расходуемая на процессы пищеварения и превращения пищевых веществ, что составляет 10—15% от основного обмена;

3) энергетические затраты на выполнение работы по профессии, домашнего труда, активного отдыха, самообслуживания, спортивную деятельность и т. д.

Таким образом, суточные затраты энергии человека в среднем составляют 2700—4500 ккал и более. Для составления сбалансированного рациона питания необходимо прежде всего вычислить знергозатраты человека. Для этого применяются методы прямой и непрямой калориметрии. Наиболее точный метод – прямая калориметрия. Этот метод базируется на измерении количества тепловой энергии, которая освобождается во время выполнения той или иной работы в специальных камерах с высокой степенью теплоизоляции. Однако этот метод требует длительных наблюдений и не позволяет делать измерения при многих видах деятельности.

Пищевая ценность белков

Белки относятся к жизненно необходимым веществам, без которых невозможны жизнь, рост и развитие организма. В процессе жизнедеятельности происходят распад и обновление белковых компонентов клеток. Для поддержания этих процессов организму необходимо ежедневно поступление полноценного белка с пищей. Белок входит в состав ядра и цитоплазмы клеток.

Белки выполняют целый ряд важнейших функций в организме.

· Пластическая функция. Белки (протеины) необходимы каждой клетке организма. Белки – структурная основа всех тканей организма. Это основной материал для построения растущих и воспроизводства разрушающихся тканей – от мышц и костей, до волос и ногтей. Такие структурные белки, как коллаген и кератин, служат главными компонентами костной ткани, волос и ногтей. Сократительные белки мышц обладают способностью изменять свою длину, используя химическую энергию для выполнения механической работы.

· Гормональная функция. Гормоны, регулирующие физиологические процессы, тоже являются белками. Одним из наиболее известных белков-гормонов является инсулин. Этот простой белок состоит только из аминокислот. Функциональная роль инсулина многопланова. Он снижает содержание сахара в крови, способствует синтезу гликогена в печени и мышцах, увеличивает образование жиров из углеводов, влияет на обмен фосфора, обогащает клетки калием. Регуляторной функцией обладают белковые гормоны гипофиза - железы внутренней секреции, связанной с одним из отделов головного мозга. Он выделяет гормон роста, при отсутствии которого развивается карликовость. Этот гормон представляет собой белок с молекулярной массой от 27000 до 46000.Также одним из важных и интересных в химическом отношении гормонов является вазопрессин. Он подавляет мочеобразование и повышает кровяное давление.

· Ферментативная функция. Белки в виде ферментов, катализирующих химические реакции, участвуют в регуляции многих обменных процессов и совершенно необходимы для нормального обмена самих белков и других пищевых веществ, в частности, углеводов, жиров, минералов, витаминов. Витамины, например, при недостатке белков не усваиваются организмом. Белковая пища помогает усвоению кальция, в то время как снижение уровня белка в пище ухудшает всасываемость этого элемента слизистой кишечника. Усвоение питательных веществ в организме возможно только в присутствии определенных ферментов. А ферменты – это белковые структуры, и соответственно недостаток белка приведет к серьезным нарушениям в питании организма.

· Защитная функция. К белкам относятся антитела, которые связывают, нейтрализуют и способствуют выведению токсичных веществ из организма. Дефицит белка в питании уменьшает устойчивость организма к инфекциям, так как снижается уровень образования антител. Нарушается синтез и других защитных факторов — лизоцима, иммуноглобулина, из-за чего обостряется течение воспалительных процессов. Белковыми веществами являются все факторы свертывающей и противосвертывающей системы.

· Транспортная функция. Белки участвуют в транспорте кровью липидов, углеводов, некоторых витаминов, гормонов, лекарственных веществ. Это прежде всего гемоглобин, переносящий кислород из легких к клеткам. В мышцах эту функцию берет на себя еще один транспортный белок - миоглобин. Многие белки, расположенные внутри клетки и на клеточной мембране, выполняют регуляторную, транспортную функцию распределения некоторых веществ, минеральных солей и витаминов между клеткой и межклеточным пространством. Поддержание водного баланса в тканях. Белки участвуют в распределении жидкости между внутри– и внеклеточной средой в организме. При дефиците белка вода не удерживается в клетках и переходит в межклеточную жидкость.

· Энергетическая функция. Хотя белки и не служат главным источником энергии, тем не менее они при определенных условиях могут выполнять эту функцию. Это происходит тогда, когда использование двух других источников энергии – углеводов и жиров затруднено, как, например, при голодании или на несбалансированных диетах. Однако, в качестве энергетической субстанции белки очень не выгодны и требуют большое количество энергии на свое усвоение и синтез, а также на вывод азота, входящего в их состав. Некоторые белки, способные реагировать на внешние воздействия (свет, запах) и служат в органах чувств рецепторами, воспринимающими раздражение. Белки входит в состав хромосом, обеспечивая нормальную работу ДНК – носителя наследственности. С другой стороны, в генах – участках ДНК – закодированы не просто наследственные признаки сами по себе, а состав белков, которые синтезируются организмом.

Недостаток белков в питании вызывает серьезные нарушения в организме: у детей замедляются рост и развитие, у взрослых возникают глубокие изменения в печени (жировая инфильтрация), а при длительной недостаточности — даже цирроз, нарушение деятельности желез внутренней секрецию (щитовидная, половые, поджелудочная), изменяется белковый состав крови, снижается устойчивость организма к инфекционным заболеваниям, страдает умственная деятельность человека — снижается память, нарушается работоспособность.

Наряду с этим установлено, что избыточное поступление белков неблагоприятно отражается на функции многих органов и систем организма, в частности при этом перегружаются ферментные системы и в крови накапливаются продукты неполного метаболизма, повышается количество мочевины, свободных аминокислот и т. д.

Изменения белков в технологическом потоке

Нативная трехмерная структура белков поддерживается разнообра­зием внутри- и межмолекулярных сил и поперечных связей. Любое из­менение условий среды в технологических потоках производства пище­вых продуктов оказывает влияние на связи молекуляр­ной структуры и может привести к разрушению четвертичной, тре­тичной и вторичной структуры. Этот процесс называется денатурацией.

Большинство белков денатурируются в присутствии сильных минеральных кислот или оснований, при нагревании, охлаждении, обработке поверхностно-активными веществами, мочевиной, солями тяжелых металлов (Ag, Pb, Hg) или органическими растворителями (этанолом, метанолом, ацетоном).

Большая часть белков денатурируется при температурах выше 60°С, однако встреча­ются и термостабильные белки (казеин и а-лактоальбулин молока и а-амилазы некоторых бактерий). Тепловая денатурация белков является одним из основных физико-химических процессов, лежащих в основе выпечки хлебобулочных изделий, сушки макаронных изделий, варки, жарения овощей, рыбы, мяса, консервирования, пастеризации и стерилизации молока. Данный вид пре­вращений относится к полезным, так как он ускоряет переваривание бел­ков в желудочно-кишечном тракте человека.

Однако при тепловой обработке продуктов выше 100°С со значительной скоростью про­текает взаимодействие белков с восстанавливающими сахарами, сопро­вождающееся образованием карбонильных соединений и темноокрашенных продуктов – меланоидинов, при этом теряются незаменимые аминокислоты (лизин, треонин), что ухудшает пищевую ценность продукта.

Термическая обработка белоксодержащей пищи при температурах выше 120°С или при более низких, но в щелочной среде, при­водит не к денатурации, а к разрушению (деструкции) макромолекул бел­ка с отщеплением функциональных групп, расщеплением пептидных свя­зей и образованием сероводорода, аммиака, углекислого газа и ряда бо­лее сложных соединений небелковой природы. Некоторые из них обладают мутогенными свойствами.

Наряду с денатурацией белков возможна их агрегация. Способность белков к формированию высоко агрегированных и надмолекулярных образований зависит от рН, ионной силы и состава среды.

С повышением рН от 4,0 до 9,1 агрегация белков злаковых культур (пшеницы, ржи, ячменя) повышается. Также агрегирующая способность белков повышается при увеличении концентрации нейт­ральных солей.

Дегидратация белков. Потеря белками связанной воды происходит под влиянием внешних воздействий: сушка продуктов питания, замораживание, хранение в замороженном состоянии и размораживание пищевых продуктов.

Коллоидное состояние белка. Белки обладают различной растворимостью. Одни белки растворяются в дистиллированной воде, другие – в слабых солевых растворах, третьи – в спирте. Некоторые белки нерастворимы.

Часто растворение белков в воде начинается с набухания. При этом белки поглощают воду и увеличиваются в массе в 1,5Изменения белков в технологическом потоке 2 раза.

Способность белка набухать зависит от многих факторов: рН раствора, введения солей, температуры и др. Минимальное набухание происходит в изоэлектрической точке и усиливается при сдвиге рН в кислую или щелочную сторону от изоэлектрической точки.

Растворение не всегда сопровождается набуханием, оно характерно для фибриллярных белков (глобулярные белки молока набухают незначительно). При растворении белков образуются коллоидные растворы золи (с диаметром частиц 0,001-0,1 мкм).

Заключение

Под действием ферментов желудочно–кишечного тракта белки пищи расщепляются на аминокислоты, которые организм человека использует для синтеза собственных белков. Поэтому огромное значение имеет не только количество поступивших белков, но и их аминокислотный состав.

В настоящее время известно более 80 природных аминокислот. Для гигиены питания представляют интерес 20 аминокислот, наиболее распространенных в пищевых продуктах, и 8 из них: лизин, триптофан, фениланин, лейцин, изолейцин, валин, треонин, метионин – названы незаменимыми, так как они не синтезируются в организме. При недостатке или отсутствии хотя бы одной из них нарушается процесс синтеза белков в организме, и возникают расстройства, характерные для белковой недостаточности. В организме человека постоянно происходит синтез новых белков и удаление из него конечных продуктов белкового обмена. В состав белков входит азот, который не содержится ни в углеводах, ни в жирах. И если он откладывается в запас в организме, то только в составе белков. Если же в результате распада белков азот выходит из их состава, то он удаляется с мочой. Для того, чтобы организм функционировал на оптимальном уровне, необходимо восполнение удаляемого азота. Если количество восполняемого пищей азота соответствует количеству экскретируемого (выделяемого), то такое состояние носит название азотистого (или протеинового) баланса.

Белки по химическому составу делятся на полноценные и неполноценные. Определяющим в полноценности является наличие незаменимых аминокислот, т.к. остальные организм способен синтезировать. Полноценные белки содержат все незаменимые аминокислоты в количествах, соответствующих потребностям человека. Неполноценные белки содержат недостаточное количество одной или нескольких аминокислот. Аминокислоту, которой в данном продукте не хватает в большей степени, чем остальных, называют лимитирующей. При питании неполноценными белками требуется больше белка, пропорционально недостатку лимитирующей аминокислоты. Кроме этого важна эффективность усвоения различных белков и аминокислот.Эффективность усвоения и химический состав белков определяют биологическую ценность белков.

Наиболее полный комплекс незаменимых аминокислот содержат белки, находящиеся в продуктах животного происхождения: мясе, рыбе, яйцах, молоке (и производных от них). В некоторых растительных продуктах также есть все незаменимые аминокислоты. Достаточно полноценных белков с высокой эффективностью усвоения свыше 20% содержит соя.

 

 

Список литературы:

1. Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия,

2. Смоляр В. И. «Рациональное питание», 1991г.

3. Якубке Х.-Д., Ешкайт Х. Аминокислоты. Пептиды. Белки. М.: Мир, 1985.

4. http://www. xumuk. ru/biologhim/index.

5. http://studopedia.ru/1_52699_izmenenie-belkov.html

6. http://xn----7sbbhn4brhhfdm.xn--p1ai/izmeneniya-belkov-v-kulinarii.html

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: