Контрольная работа по "Биохимии"

     Амилазы имеют большое значение в хлебопекарной, пивоваренной, спиртовой промышленности. Брожение теста и накопление в  нем СО₂, разрыхляющего его и придающего хлебу равномерную пористость и хороший объем, зависят от присутствия в тесте сбраживаемых дрожжами сахаров. В свою очередь, содержание сахара в тесте зависит не только от количества сахара, находящегося в муке, но также от скорости накопления мальтозы при действии амилазы на крахмал. С другой стороны, слишком энергичное действие a-амилазы, имеющейся в большом количестве в муке из проросшего пшеничного или ржаного зерна, вызывает избыточное накопление в тесте декстринов, придающих мякишу хлеба плохую эластичность, заминаемость, недостаточную пористость и неприятный вкус.

     Поскольку a-амилаза весьма чувствительна к повышению кислотности и резко понижает при этом свою активность, то тесто надо замешивать на так называемых жидких дрожжах или молочнокислых заквасках. Это обеспечивает накопление в тесте повышенного количества молочной кислоты, угнетающей a-амилазу и нежелательное образование декстринов.

     Напротив, в пивоваренной промышленности конечные декстрины необходимы в сусле, поскольку  в дальнейшем создают полноту  вкуса пива, в определенной степени  обусловливают его пеностойкость.

     Глюкоамилаза – фермент, действующий с нередуцирующих концов амилозы и амилопектина, отщепляет молекулу глюкозы. Глюкоамилаза расщепляет не только a-1,4-, но и a-1,6-гликозидные связи. Амилоза и амилопектин полностью превращаются в глюкозу. 

       

     

     Глюкоамилаза встречается у микромицетов рода Aspergillus, Rhizopus, из которых производятся промышленные препараты глюкоамилазы. Применяется глюкоамилаза в крахмалопаточной промышленности для получения глюкозы и глюкозной патоки.

     В молекуле амилопектина расщепление  α(1→6)-связей катализирует амилопектин-1,6-глюкозидаза, которая действует на точки ветвления.

     В результате совместного действия этих ферментов происходит полныйгидролиз крахмала до глюкозы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      6 Структурнуе полисахариды

Целлюлоза

     Целлюлоза (клетчатка) – структурный полисахарид, является основным компонентом клеточных стенок растений.

     Целлюлоза придает растительной ткани механическую прочность и эластичность, выполняя роль опорного материала растений. В природе целлюлоза не встречается в чистом виде. Волокна хлопка содержат 96-98% целлюлозы, в различных видах древесины содержание ее составляет 40-60%. Важнейшими спутниками целлюлозы являются лигнин, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, смолы и жиры.

     Структурной единицей целлюлозы является b-D-глюкопираноза, звенья которой связаны b-(1→4)-гликозидными связями. Это подтверждается тем, что при частичном гидролизе клетчатки образуется дисахарид целлобиоза, имеющий тоже b-(1→4)-гликозидную связь.

     Строение  клетчатки можно выразить следующей  формулой:

 

     В растительных клеточных стенках  молекулы целлюлозы связаны друг с другом бок о бок, образуя структурные единицы, получившие названия микрофибрилл.

     Каждая  микрофибрилла состоит из пучка молекул целлюлозы, расположенных по ее длине параллельно друг другу.

     Целлюлоза не растворяется в воде, но в ней  набухает. Она не усваивается организмом человека, т.к. в организме не вырабатывается фермент, способный расщеплять b-гликозидную связь. Однако она является необходимым для нормального питания балластным веществом, выполняющим энтеросорбентную функцию. Целлюлоза усваивается травоядными животными, в желудочно-кишечном тракте которых находится специфическая микрофлора, вырабатывающая фермент целлюлазу.

     Схему гидролиза целлюлозы можно представить:

 Пектиновые  вещества

     Пектиновые  вещества – это соединения, состоящие главным образом, из метоксилированной полигалактуроновой кислоты. Остатки галактуроновой кислоты соединены a-1,4 гликозидной связью. Вместе с целлюлозой, гемицеллюлозой и лигнином пектиновые вещества образуют клеточные стенки растений, являясь цементирующим материалом этих стенок, объединяют клетки в единое целое в том или ином органе растений. 

          Различают  три основные группы пектиновых  веществ: протопектины, пектиновая  кислота, пектаты, пектин.

      Для всех нерастворимых пектиновых веществ  существует общее название – протопектин. Основным структурным компонентом протопектина служит галактуроновая кислота, из которой состоит главная цепь, в состав боковых цепей входят арабиноза, галактоза и рамноза. Часть кислотных групп галактуроновой кислоты этерифицирована метиловым спиртом.

     Протопектин легко расщепляется ферментом протопектиназой, переходя в растворимую форму – пектин.

     Пектином  называют водорастворимое вещество, свободное от целлюлозы и гемицеллюлоз и состоящее из частично или полностью метоксилированных остатков полигалактуроновой кислоты (фрагмент структуры см. выше).

     При созревании и хранении плодов происходит переход нерастворимых форм пектина  в растворимые. С этим явлением связано размягчение плодов.

     Пектиновая  кислота – это цепь, состоящая из остатков Д-галактуроновой кислоты. Соли пектиновых кислот (чаще всего Са или Mg) называют пектатами. Большинство пектиновых кислот содержит от 5 до 100 этих остатков.

 Пектиновые вещества содержатся в  большом количестве в ягодах, плодах, клубнях. Важное свойство пектиновых веществ  – способность их к желированию, т.е. свойство образовывать прочные студни в присутствии большого количества сахара (65-70%). Частичный гидролиз метиловых эфиров приводит к снижению желирующей способности.

     На  желирующей способности пектиновых веществ основано использование их в качестве студнеобразующего компонента в кондитерской промышленности для производства конфитюров, мармелада, пастилы, желе, джемов, а так же в консервной промышленности, хлебопечении.

     Пектиновые  вещества расщепляются под действием  ряда ферментов: протопектиназы, пектинэстеразы, полигалактоуроназы.

       Ферментативный  гидролиз пектина  может протекать  с участием двух ферментов: пектинэстеразы и полигалактуроназы. 

Метоксилированная полигалактуроновая кислота

     Пектинэстеразы удаляют метильные группы, гидролизуя сложноэфирные связи находящиеся рядом со свободными карбоксильными группами, т.е. идет реакция:

пектин + n Н₂О ® n метанол + пектин (менее этерифицированный)

     Таким образом, пектиновые вещества ответственны за содержание токсичного вещества метанола во фруктовых соках, плодово-ягодных  винах

     Гемицеллюлозы – это сложная смесь полисахаридов, не растворяющихся в воде, но растворимых в щелочных растворах. Гемицеллюлозы всегда сопутствуют целлюлозе, в больших количествах содержатся в соломе, семенах, отрубях, кукурузных початках, древесине. В комплексе с целлюлозой выполняют структурную функцию. 
 

      7 Гетерополисахариды животного происхождения- гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты.

Гиалуроновая кислота построена из дисахаридных остатков, соединенных b-1,4-гликозидными связями. Дисахаридный фрагмент состоит из остатков D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, связанных b-1,3-гликозидной связью:

           Гиалуроновая кислота имеет высокую молекулярную массу порядка 10⁶, растворы ее обладают высокой вязкостью. Высокая вязкость гиалуроновой кислоты отчасти вызвана ее полианионным характером при физиологических значениях рН, которые способствуют гидратированию цепей и образованию между ними водородных связей. Вследствие высокой вязкости она понижает проницаемость тканевых оболочек и препятствует проникновению в ткани болезнетворных микроорганизмов. Особенно высоко ее содержание в коже, стекловидном теле глаза, сухожилиях. Гиалуроновой кислоте присущи не только структурные функции. Пронизывая ткани в качестве межклеточного вещества гиалуроновая кислота регулирует поступление в клетки тех соединений, которые или нужны для жизнедеятельности клетки или являются ее продуктом.

     Хондроитинсульфат – непременная составляющая часть хряща, костной ткани, сухожилий, сердечных клапанов. Хондроитинсульфат прочно связан с белком коллагеном.

     Хондроитинсульфаты состоят из дисахаридных остатков N-ацетилированного хондрозина, соединенных b-1,4-гликозидными связями. В состав хондрозина входят D-глюкуроновая кислота и D-галактозамин, связанные между собой b-1,3-гликозидной связью.

     

     Как свидетельствует само название, эти полисахариды являются эфирами серной кислоты (сульфатами). Сульфатная группа образует эфирную связь с гидрокисльной группой N-ацетил-D-галактозамина, находящейся либо в 4-м, либо в 6-м положении. Соответственно различают хондроитин-4-сульфат и хондроитин-6-сульфат.

     Наличие дополнительных SO₃-группировок сообщает еще больший полианионный характер хондроитинам.

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      8 Понятие о пищевых  волокнах, их физиологическая  роль и энтеросорбентная функция.

     Основным  источником углеводов в пище человека являются продукты растениеводства. С  биохимической точки зрения все  углеводы пищи можно подразделить на усвояемые организмом и неусвояемые.

     Усвояемые углеводы являются основным источником химической энергии в организме, т.е. при их диссимиляции выделяется энергия, необходимая для различных  метаболических процессов.

     Неусвояемые углеводы не перевариваются в желудочно-кишечном тракте, не всасываются в кишечнике, а если и всасываются, то не вступают в метаболические процессы в организме. К неусвояемым углеводам относятся  полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые вещества; олигосахариды: рафиноза, а также некоторые простые сахара. Пищеварительные секреты слюнной железы, желудка и кишечника не выделяют ферментов, способных расщеплять эти углеводы. Неусвояемые полисахариды образуют группу балластных веществ, называемых пищевыми волокнами. В технологии пищевых продуктов стремятся от них избавиться с целью получения более «рафинированной» пищи. Однако, присутствие их в пищевых продуктах необходимо. Доказано, что недостаток в рационе пищевых волокон является причиной многих желудочно-кишечных заболеваний, атеросклероза и диабета, поскольку они играют существенную роль в поддержании нормальной регуляции питания и метаболизма ряда веществ способствуют лучшему функционированию кишечника. Пищевые волокна, набухая в кишечнике, приобретают способность сорбировать и удалять из организма вредные вещества (токсины), катионы тяжелых металлов, радионуклиды, т.е. выполняют энтеросорбентную функцию. Кроме того, пищевые волокна нормализуют обмен холестерина, способствуют нормальному развитию полезной кишечной микрофлоры.

     Плоды и овощи - морковь, капуста, свекла –  содержат относительно большое количество пищевых волокон – до 1,5%.

     Не  обладая высокой энергетической ценностью, большинство овощей из-за обилия в них клетчатки способствуют раннему и довольно стойкому чувству  насыщения. Это свойство пищевых  волокон трудно переоценить в  комплексе мер профилактики и  терапии ожирения.