Общая характеристика веществ, входящих в состав организмов

Все организмы состоят из органов (у растений – листья, корни, стебли). Все органы в свою очередь состоят из тканей (покровные, мышечные и т.п.). Все ткани состоят из клеток. В клетках различают:

1. Оболочку – состоит из:

1.1. Целлюлозы – до 50-99%.

1.2. Пектиновых веществ (протопектин, пектин, пектовые кислоты и др.).

2. Протопласт – живое содержимое клетки. В его состав входят:

2.1. Углеводы.

2.2. Белки.

2.3. Липиды.

2.4. Вещества вторичного происхождения.

2.5. Витамины, антивитамины, антибиотики.

2.6. Нуклеиновые кислоты.

2.7. Минеральные вещества.

Вакуоли заполнены клеточным соком. В его состав входит до 98% воды и до 2% сухого вещества. В основном это аминокислоты, сахара, органические кислоты, минеральные элементы, алкалоиды и др.

Краткая характеристика основных компонентов живой материи

 

2.1. Углеводы – это соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода.

Суточная потребность человека в углеводах ≈ 500 г. Свойства их оказывают влияние как на выбор технологических режимов, так и на качество готовой продукции.

2.2. Белки. Суточная потребность в белке – около 100 граммов. Они являются сырьем для мясной, витаминной, фармацевтической, консервной и других видов пищевой промышленности.

Кроме питательной ценности (число калорий, которые получает организм при гидролизе питательных веществ), они обладают биологической ценностью (содержание в них незаменимых аминокислот и их усвояемость).

2.3. Липиды. В класс этих соединений входят жиры (триглицериды) и жироподобные вещества (воски, фосфатиды, жирорастворимые пигменты, стероиды). Суточная потребность в жирах – 50-75 г. Они являются сырьем для жироперерабатывающей, парфюмерной, витаминной, консервной и других видов промышленности. В организме жиры являются энергетическим запасом (т.к. мало окислены), структурными компонентами (белково-липидные комплексы – это структурные единицы клетки), биологически активными веществами (витамины группы F – это непредельные жирные кислоты).

2.4. Вещества вторичного происхождения. К ним относятся:

2.4.1 Органические кислоты.

2.4.2 Дубильные вещества.

2.4.3 Глюкозиды.

2.4.4 Красящие вещества.

2.4.5 Фенольные соединения.

2.4.6 Эфирные масла.

2.4.7 Алкалоиды.

2.5 Витамины.

2.6 Нуклеиновые кислоты.

2.7 Минеральные вещества. Их подразделяют на:

2.7.1 Макроэлементы.

2.7.2 Микроэлементы.

2.7.3 Ультромикроэлементы

 

Роль биохимии в пищевой технологии

Организация объединенных наций (ООН) предложила ряд международных программ. Первая из них – программа снабжения человечества пищей. Это может быть достигнуто прежде всего интенсивным путем. Поэтому основными задачами биохимии являются:

1. Повышение качества исходного сырья, изучение его химического состава и влияние его на технологию хранения и переработки.

2. Снижение потерь сырья в процессе хранения и технологической переработки.

3. Создание новых высокоэффективных технологий с целью повышения качества готовой продукции.

4. Комплексная безотходная технология переработки сырья и утилизация отходов.

Химический состав растительного сырья

Элементарный состав

Химический состав организмов существенно отличается от химического состава неживой природы. В состав живых организмов входят 4-е основных элемента: углерод – 50-60%; водород – 3-4%; кислород – 25-30%; азот – 8-10%.

На долю этих 4 элементов приходится 99% химического состава органических веществ, а 1% - на другие элементы. Распределение химических элементов в неживой природе (земной коре) – другое: на долю трех элементов (С, Н, N) приходится около 1%.

Все органические вещества, входящие в состав живых организмов, т.е. белки, жиры, углеводы и др., содержат атом углерода. Атом углерода четырехвалентен и способен соединяться с другими элементами ковалентной связью с образованием различных органических веществ.

│ • • │

— С— • С • + • Н • С: Н — С — Н

│ • • │

 

• • │

С: +: О С :: О С = О

• • │

• • • • │ │

• С • + • С • • С: С • — С — С —

• • • • │ │

 

• • • • │

С: +: С С :: С — С = С —

• • • • │

 

В составе живых организмов органические соединения с тройной связью практически отсутствуют. Ковалентно связанные атомы углерода способны образовывать множество разнообразных структур, которые лежат в основе скелетов многочисленных органических биомолекул. К таким углеродным скелетам могут присоединяться другие атомные группы.

Функциональные группы

Производные органических веществ в своем составе могут иметь различные функциональные группы, которые образуются за счет замены атомов водорода (см. табл.).

Таблица

Функциональные группы, характеризующие семейства органических соединений

 

Функциональная группа	Строение	Семейство
Гидроксильная	R — О — Н	Спирты
Карбонильные	Альдегидная   Кетонная	О R — С Н   R1 С = О R2	Альдегиды   Кетоны
Карбоксильная	О R — С ОН	Органические кислоты
Аминогруппа	Н R — N Н	Амины, аминокислоты
Амидогруппа	Н R — С — N ║ Н О	Амиды
Сульфгидрильная	R — S — Н	Тиолы
Сложно-эфирная	R1— С — О — R2 ║ О	Сложные эфиры
Эфирная	R1 — О — R2	Простые эфиры

 

В состав биомолекул могут также входить некоторые функциональные группы, которые являются весьма реакционно-способными. К ним относятся:

Метильная – R — СН₃

Этильная – R — С₂Н₅

Дисульфидная – R₁ — S — S —R₂

ОН

│

Фосфатная – R — О— Р — ОН и некоторые другие

║

О

 

Большинство биомолекул содержит несколько функциональных групп, поэтому являются полифункциональными:

СООН

СООН

ОН

│ │

Н2N

— С — Н Н — С —

│ │

СН₃ СН₃

Аланин Молочная кислота

 

Макромолекулы построены из небольших биомолекул, которые включаются в большом количестве.