Гидролиз жира,характеристика липаз

Гидролиз таг происходит под действием ферментов липаз, эти ферменты относятся к подклассу эстераз и катализируют гидролиз сложноэфирной связи,они катализируют распад жира,что приводит к повышению кислотного числа,активность этих ферментов зависит от ряда факторов:физеологическое состояние семян,условий в которых хранятся семена,влажности и др. липазы однокомпонентные ферменты,в активном центре содержат сульфгидрильную группу и ионы кальция. Нерастворимая липаза содержится в семенах клещевины ее оптим. рН-4,растворимые липазы обнаружены во многих масличных культурах,зерне злаков,ее оптим рН-8. Таг нерастворимы в воде,поэтому липаза действует на границы фаз жир-вода и представляет собой липопротеин с гидрофильно-гидрофобными группами. Гидролиз таг катализирует 3 типа липаз в кач-ве промежуточных продуктов образуется даг и маг,конечный продукт гидролиза глицерол и жирные к-ты. В процессе гидролиза происходит последовательное расщепление моноэфирной связи,в начале действует таг липазы,она расщепляет сложно эфирную связь в 1 или 3ем положении в рез-те образ.жирная к-та и моноацил глицерол.

 

Альфа окисление жирных к-т.

Углеродный скелет жирной к-ты уменьшается на 1 атом, в результате образуется жирная к-та,имеющая на 1 атом меньше,чем исходная,выделяется углекислый газ,и небольшое кол-во энергии. В этом процессе учавствует декарбоксилаза,особая пероксидаза и дегидрогиназы небелковой частью является НАД. В кач-ве промежуточного продукта образуется альдегид,который под действием дегидрогиназы превращается в к-ту. Биологич значение альфа окисления заключается в том,что образуется жирные к-ты с нечетным числом атомов углерода. Процесс альфа окисл происходит до образования лауриновой к-ты

 

Бета окисление жирных к-т

низкомолекулярн жирн к-ты имеющие С меньше 12 подвергаются бета окислению. Бета окисл. Спец форма окисления жирных к-т в этом процессе учавствует кофермент А. Со А и все промежуточные продукты являющиеся тиоэфирами Со А. процесс бета окисления сопровождается выделением большого кол-ва энергии. 1 стадия-активация жирной к-ты путем присоед Со А в рез-те образуется макроэргическая связь за счет исп-я 1 молекулы АТФ образуется ацил кофермент А. 2 стадия окисление активированной жирной к-ты под действием аэробной дегидрогеназы происходит отщепление 2х атомов в рез-те между альфа и бета углеродными атомами обр-тся 2 связь,это соед альфа,бета ненасыщенный кофермент А.

 

Прогоркание жиров.меры предотвращения

Прогоркание жиров, изменение состава жиров при хранении, в результате которого они становятся непригодными для пищи, приобретают крайне неприятный, "прогорклый" запах и вкус; это обусловливается появлением в их составе некоторых летучих альдегидов, кетонов и кислот невысокой молекулярной массы, а также нелетучих веществ перекисного характера. Различают два типа П. ж.: биохимическое, обусловленное действием плесеней, развивающихся на жире, и чисто химическое, связанное с окислением кислородом воздуха радикалов жирных кислот, входящих в состав глицеридов. Для предупреждения прогоркания производство жиров осуществляют в условиях, исключающих возможность заражения спорами плесени; жиры подвергаются тщательной очистке. Для предотвращения биохимического прогоркания вводят консервирующие вещества (например, соль). Хранить жиры (сливочное масло, маргарин и др.) следует в хорошо закупоренной таре при температуре от 2 до 6 °С.

 

Фосфолипиды.

Фосфолипиды. Относятся к классу сложных липидов и являются производными ацилглицеролов, в которых одна из жирных кислот замещена фосфорной кислотой с присоединенным к ней азотистым основанием. Из азотистых оснований, входящих в состав фосфолипидов, наибольшее распространение получил аминоспирт холин – сильное основание, легкорастворимое в воде и спирте, но нерастворимое в эфире. Его можно рассматривать как производное NН4ОН, в молекуле которого три атома водорода замещены метильными группами —СН3, а четвертый атом — остатком этилового спирта. Холин играет важную роль в обмене веществ, так как под действием соответствующих ферментов он может передавать содержащиеся в нем метильные группы другим веществам. Фосфолипиды, содержащие холин, называются фосфатидилхолином (лецитином). Существуют также фосфатидилэтаноламины, которые вместо холина содержат этаноламин СН2ОН — СН2NН2, и фосфатидилсерины, содержащие аминокислоту серин. В семенах масличных растений обнаружены также фосфолипиды, у которых замещающая группа состоит из глицерола, из двух и более дисахаридов; известны фосфатидилинозитолы, содержащие спирт мио-инозит. Особую группу составляют фосфолипиды, у которых вместо глицерола содержится аминоспирт сфингозин (сфингофосфолипиды) Фосфолипиды, не содержащие азотистого основания, носят название фосфатидных кислот. Они содержатся в растениях в виде солей металлов (чаще всего кальциевых или магниевых).

Жирнокислотный состав фосфолипидов отличается большей насыщенностью по сравнению с жирнокислотным составом ТАГ соответствующего масла. Чистые фосфолипиды представляют собой белые воскообразные вещества, желтеющие на воздухе в результате окисления ненасыщенных жирных кислот. Они хорошо растворимы в большинстве неполярных органических растворителей и масле.

Молекулы фосфолипидов обладают выраженной полярностью. Тот конец молекулы, где расположен остаток азотистого основания и который обладает гидрофильными свойствами, называют «головой». Остальную часть молекулы, на которой располагаются остатки жирных кислот, называют «хвосты». «Хвосты» обладают гидрофобными свойствами (рис. 2, в).

Благодаря этому фосфолипиды в растворах образуют слоистые структуры, которые играют очень важную роль в построении структур протоплазмы — клеточных биомембран. Фосфолипиды — природные антиоксиданты, они предохраняют масла от окисления, легко окисляясь сами.

Наибольшее количество фосфолипидов содержится в семенах сои — 1,5...2,0 % массы семян. В промышленных растительных маслах содержание фосфолипидов колеблется в зависимости от условий, при которых было получено масло. Наибольшее их количество содержится в экстракционном масле. Для выделения фосфолипидов из растительных масел их подвергают гидратации — обработке небольшим количеством воды. Гидратируясь, фосфолипиды теряют способность растворяться в масле и выпадают в осадок.

Фосфолипиды как эмульгаторы широко применяются в пищевой промышленности при изготовлении шоколада, маргарина, майонеза и в качестве веществ, предохраняющих жиры от окисления и порчи.

 

ВОСКИ

Они представляют собой сложные смеси высокомолекулярных липидов, жирных кислот и спиртов. Они содержатся в кутикуле клеток. Состав смеси у разных растений различен. Преобладающим компонентом являются сложные эфиры жирных кислот с С20 — С24 атомами углерода в цепи и спиртов с С24 — С28 углеродными цепями. В восках высокое содержание неэтерифицированных спиртов жирного ряда и жирных кислот. Обычными компонентами восков являются также углеводороды С29 — С31 с нечетным числом атомов углерода, кетоны и другие окисленные продукты. Известно два типа восков — простые и сложные. К простым относятся эфиры нормальных первичных спиртов. Сложные воски представляют собой эфиры разветвленных одно- и двухатомных спиртов и разветвленных жирных или оксикислот. Известны также цветные воски — производные жирных кислот и двухатомных спиртов каротиноидной природы. Кроме жирных кислот и алифатических спиртов в восках присутствуют углеводороды парафинового ряда.

Как уже отмечалось, из-за высокой молекулярной массы составляющих их жирных кислот и спиртов при обычной температуре воски имеют твердую консистенцию. Они покрывают тонким слоем листья, стебли, стволы и плоды растений, предохраняя их от переувлажнения и высыхания, механических повреждений и неблагоприятного воздействия на них микробов.

Воски обнаружены в плодовых и семенных оболочках всех масличных растений. Так, в семянке подсолнечника содержание восков составляет 1,2…1,3 % от массы, в том числе в плодовой оболочке до 83 % от их общего содержания, в семенной оболочке — до 16 % и в ядре семян — до 1 %. Наличие восков затрудняет получение высококачественных растительных масел. Для получения прозрачного подсолнечного масла проводят трудоемкую обработку — вымораживание восков.

 

Дыхание и брожение

Для осуществления всех реакций в живых организмах требуется постоянный приток энергии. Основным источником энергии в живой клетке является дыхание.Дыхание — это окислительно-восстановительный процесс расщепления (диссимиляции) органических веществ (углеводов, липидов) с выделением энергии. При окислении высвобождается та энергия, которую аккумулировали зеленые растения в процессе фотосинтеза.

Общее ур-е дыхания:С6Н12О6 + 6О2  6СО2 + 6Н2О + 2780 кДж

Это уравнение аэробного дыхания. Наряду с этим существуют организмы более древние в эволюционном отношении, у которых процесс окисления органических веществ идет в анаэробных условиях. Этот тип окисления впервые был изучен у микроорганизмов и получил название «брожение».

Различают три основные типа брожения:

1 Спиртовое С6Н12О6  2С2Н5ОН + 2СО2 + Q кДж;

Лежит в основе производства вина, пива, хлеба

2 Молочнокислое. Играет большую роль при изготовлении молочнокислых продуктов, кваса, хлебных заквасок, квашении овощей, получении молочной кислоты..3 Маслянокислое

С6Н12О6  СН3СН2СН2СООН + 2Н2 + 2СО2 + Q кДж

Вследствие неприятного вкуса и запаха масляной кислоты не находит применения, но оно вызывает порчу пищевых продуктов: картофеля, овощей, вспучивание сыра, прогоркание масла.Кроме этих основных видов брожения в природе существуют пропионовокислое, уксуснокислое, ацетоновое и другие виды. Для растений, животных и человека характерен аэробный распад углеводов.

 

40 влияние различных факторов на интенсивность дыхания растительного сырья.

Чаще всего интенсивность дыхания оценивают по количеству диоксида углерода, выделенного растительным материалом в единицу времени. Размерность интенсивности дыхания — мг СО2 на 100 г материала в час или за сутки.

На интенсивность дыхания влияют следующие факторы:

1 Влияние влажности сырья.Интенсивность дыхания зависит в первую очередь от влажности хранящегося сырья. С увеличением влажности сырья интенсивность дыхания возрастает. Вначале это увеличение незначительно. Интенсивность дыхания резко возрастает при достижении влажности сырья выше критического значения. Это объясняется тем, что в растительных клетках от нуля W0 до Wкр влага находится в связанном с коллоидами (углеводами, белками) состоянии и не может активно участвовать в биохимических реакциях. После достижения Wкр в клетках появляется «свободная» влага, наличие которой приводит к резкому возрастанию активности гидролитических, окислительных и других ферментативных систем, вследствие чего интенсивность дыхания также резко увеличивается.

Величина критической влажности зависит главным образом от соотношения в растительном сырье гидрофильных и гидрофобных соединений, т. е. от содержания гидрофильных белков и углеводов и гидрофобных липидов. Именно поэтому Wкр семян масличных растений имеет более низкие значения по сравнению с зерном злаковых.

Уровень критической влажности для гидрофильной части семян или зерна любых растений будет находиться в относительно узких пределах, изменяясь от 13 до 15 %. Существует формула пересчета критической влажности для масличных семян в зависимости от величины массовой доли липидов — масличности семян:

Wкр = 14,5 (100 – М)/100,

где М — масличность семян, % на СВ.

2 Влияние температурыНа интенсивность дыхания влияет температура. С повышением температуры интенсивность дыхания возрастает до оптимальной температуры, которая лежит в пределах от 40 до 60 °С. При температуре выше оптимальной происходит денатурации белков ферментативных систем и, как следствие, снижается интенсивность дыхания.

Величина оптимальной температуры очень сильно зависит от влажности хранящегося сырья. С повышением влажности оптимум температуры, соответствующей максимуму интенсивности дыхания, смещается в сторону более низких температур.

3 Влияние газового состава атмосферы.Интенсивность дыхания зависит от газового состава атмосферы, окружающей хранящееся сырье. С повышением количества кислорода интенсивность дыхания возрастает. Большое количество азота и диоксида углерода угнетает дыхание, снижая скорость окисления органических веществ.

Для лучшей сохранности растительное сырье, особенно дорогостоящие тропические и субтропические плоды и фрукты, хранят в регулируемых средах (РГС). При применении РГС обязательным условием является отвод паров воды и диоксида углерода из массы хранящегося сырья. Это исключает возможность развития в сырье анаэробных процессов, в том числе брожения.

4 Влияние возраста.Интенсивность дыхания зависит от возраста организма. В молодом организме, например недозрелом зерне, с большей скоростью протекают обменные реакции и дыхание идет с большей интенсивностью.

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ — отношение объема выделенной углекислоты к объёму поглощенного кислорода.

 

Химизм спиртового брожения.

биохимический процесс превращения углеводов в этиловый спирт и углекислый газ.Спиртовое брожение вызывают дрожжи, а также некоторые плесневые грибы и бактерии. Типичное брожение с высоким выходом спирта наблюдается в результате жизнедеятельности культурных дрожжей (сахаромицес).В промышленном производстве спирта используют различные материалы: пшеницу, рожь, ячмень, кукурузу, картофель, свеклу, древесные опилки, солому и т. Клетчатку соломы и древесных опилок предварительно подвергают кисличному гидролизу, а крахмал зерновых злаков - осахариванию солодом.Химизм спиртового брожении зависит от характера субстрата, концентрации в нем сахара, реакции среды (pH), вида и расы дрожжей, окружающей температуры, Наибольший выход спирта отмечают в результате аппаратного брожения.В бродильной промышленности используются дрожжи верхового и низшего брожения. Верховое брожение лучше развивается при температуре 18-30°; протекает бурно, с обильным выделением углекислого газа, пенообразованием и появлением пленки на поверхности субстрата.Дрожжи верхового брожения применяют в спиртовой промышленности и хлебопечении. Низовое брожение совершается спокойно; его используют в пивоварении; развивается оно при низкой температуре (4 - 10°) с постепенным просветлением субстрата. Дрожжи обычно оседают на дно сосуда. Реакция спиртового брожения подобна гликолизу. Расхождение начинается только после образования пирувата. Конечный этап гликолиза заменяется двумя ферментативными реакциями. Сначала пируват подвергаетсядекарбоксилированию, продуктом которого является ацетальдегид. Данная реакция происходит при участии пируватдекарбоксилазы, ТПФ и ионов магния.

После ацетальдегид восстанавливается водородом, который отщепляется откофермента NADH. При этом ацетальдегид восстанавливается до этанола. Собственно, цель спиртового брожения — это окисление NADH, чтобы он мог снова принять участие в гликолизе. Катализатором являетсяалкогольдегидрогеназа.

Таким образом, продуктами спиртового брожения являются этанол и со2, а не молочная кислота, как вмолочнокислом брожении.

В результате получается реакция:

Спиртовое брожение сопровождается запасанием энергии в виде АТФ. Суммарно реакцию можно записать так:

При введении специфических ингибиторов формы брожения спиртового изменяются.