ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Кафедра «Технология жиров, биохимия и микробиология»
Техническая биохимия
Методические указания
для студентов заочной формы обучения специальностей: 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий», 260204 «Технология бродильных производств и виноделие», 260401 «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов»
Кемерово 2007
Составители:
Е.П. Зинкевич, канд. с.-х. наук, доцент
Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры технологии жиров, биохимии и микробиологии
Протокол № 3 от 1.02.07 г.
Рекомендовано методической комиссией по заочному обучению
Протокол № от
Представлены методические указания для изучения дисциплины «Техническая биохимия», варианты контрольных заданий (работ), рекомендуемая литература.
© КемТИПП, 2007
1. ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Химический состав зерна
Белковые вещества, углеводы, липиды, витамины, минеральные вещества и вода зерна злаковых, бобовых и масличных культур.
1.2. Дыхание семян
Анаэробная и аэробная стадии дыхания.
Влияние температуры, влажности, кислорода и диоксида углерода на интенсивность дыхания зерна.
2. ЛИТЕРАТУРА
1. Кретович В.Л. Биохимия растений. – М.: Высшая школа, 1986. – 503 с.
2. Кретович В.Л. Техническая биохимия. – М.: Высшая школа, 1973. – 456 с.
3. Казаков Е.Д., Кретович В.Л. Биохимия зерна и продуктов его переработки. М.: Агропромиздат, 1989. – 368 с.
4. Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. – М.: Агропромиздат, 1987. – 494 с.
5. Щербаков В.Г., Лобанов В.Г., Прудникова Т.Н. и др. Под ред. Щербакова В.Г. Биохимия растительного сырья. – М.: Колос, 1999. – 376 с.
3. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА
Техническая биохимия – это наука о химическом составе пищевого сырья, о процессах протекающих в пищевом сырье при хранении и технологической переработке. Знание химического состава растительных организмов (зёрен зерновых, зерновых бобовых и масличных культур, клубней картофеля, сахарной свеклы и т. п.), прижизненных превращений веществ в них помогут будущему инженеру-технологу пищевой промышленности правильно понять химические и биохимические процессы, происходящие при хранении, транспортировке и переработке пищевого растительного сырья, направлять эти процессы в нужную сторону с целью придания готовому продукту хорошего внешнего вида, вкуса, аромата, высокой пищевой и биологической ценности.
Обзорные лекции и лабораторные занятия по технической биохимии проводятся во время лабораторно-экзаменационной сессии.
В процессе изучения технической биохимии студенты должны накопить знания по химическому составу пищевого сырья растительного происхождения и его особенности в зависимости от почвенно-климатических условий выращивания культур; о биохимических процессах обмена, протекающих в сырье и о влиянии условий хранения на эти процессы; об управлении процессами обмена с целью
сокращения качественных и количественных потерь пищевого сырья; по выбору биохимических, химических и физических методов для оценки качества сырья; по оценки состояния ферментов пищевого сырья; по использованию полученных знаний для решения конкретных технологических задач и вопросов охраны окружающей среды.
В системе заочного образования изучение материала дисциплины осуществляется, главным образом, посредством самостоятельной работы студента над учебником. Результативность этой работы оценивается преподавателем по присылаемой контрольной работе. Поэтому перед выполнением контрольного задания необходимо ещё раз прочитать соответствующий вопросам задания материал учебника, хорошо его продумать и изложить ответы своими словами. Переписывание разделов учебника даёт основание предполагать, что материал для составления ответов на вопросы контрольной работы изучен студентом не достаточно глубоко.
В процессе самостоятельного изучения теоретических основ технической биохимии студент выполняет контрольную работу и высылает её в институт.
4. КОНСУЛЬТАЦИИ ПО ТЕМАМ И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4.1. Химический состав зерна
Зерновка состоит из трёх основных частей: зародыша, эндосперма и оболочек, которые имеют различный химический состав и биологическое значение. Эндосперм (мучнистое вещество) содержит запасные питательные вещества для развития зародыша и молодого растения. В нём различают периферический слой – алейроновый, состоящий из белков и жиров. Под алейроновым слоем расположены крупные тонкостенные клетки, заполненные крахмальными зёрнами, между которыми находятся белковые вещества.
Все зерновые культуры по химическому составу семян разделяют на 4 группы: богатые крахмалом (хлебные злаки); богатые белком (бобовые культуры); богатые маслом (масличные культуры); содержащие наряду с маслом эфирные масла (эфиромасличные культуры).
Белки. Больше всего белков в зерне пшеницы; рожь, овёс, просо, ячмень содержат их меньше. Количество белков в зерне злаков колеблется в очень широких пределах – от 5 до 26%. В зерне пшеницы количество белков может изменяться от 9 до 26%, ржи – от 9 до 19, овса – от 8 до 21, ячменя – от 7 до 25. Эта изменчивость зависит от сортовых особенностей растений, климатических факторов, условий выращивания и др.
Содержание белков в семенах бобовых культур колеблется в очень широких пределах – от 12 до 14% у некоторых сортов фасоли, до 40% и более в семенах сои и люпина. Биологическая ценность белков семян зерновых бобовых культур очень высокая, она значительно выше, чем биологическая ценность других растительных белков.
Среднее содержание белковых веществ в семенах отдельных масличных культур изменяется от 16 до 28%. Однако его колебания могут быть значительно большими. В целых семенах подсолнечника белок может составлять 10-23%, в ядрах – 20-30, в семенах льна – 15-34, в семенах горчицы – 19-42% и т. д. Масличные культуры очень ценные источники белковых веществ. Белки семян масличных культур характеризуются высокой биологической питательной ценностью.
Липиды. Содержание жиров в зерне пшеницы, ржи, ячменя и риса составляет
1,6 – 3,2%, овса – 3 – 8, проса – 3,2 – 5,2, кукурузы – 3 – 8%. Качественный состав жиров примерно одинаков: в них в наибольшем количестве содержатся пальмитиновая, олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты; преобладают обычно линолевая и олеиновая кислоты, на долю которых приходится 70 – 85% общего количества жирных кислот.
Содержание жира в семенах большинства бобовых культур невелико, обычно не более 2 – 3%, и у различных сортов оно меняется незначительно. Исключение составляют лишь нут, люпин и соя: количество жира в семенах нута – 6 – 7%, в семенах растений рода люпина – 3 – 21, в семенах сои – 17 – 27%.
Среди основных масличных культур меньше всего жира содержат семена хлопчатника, в среднем 23%. В семенах конопли и горчицы в среднем содержится 33% жиров (с колебаниями от 30 до 46%), а в семенах льна – 37% (у льна-долгунца 33-40%, у масличного 37-50%). Больше всего жира в семенах мака и клещевины (до 60-70% в ядре). Основная масличная культура в нашей стране – подсолнечник. Селекционер В.С. Пустовойт в содружестве с биохимиками вывел сорта подсолнечника, которые содержат в семенах 48 – 52% жиров. В семенах отдельных форм подсолнечника, полученных этим учёным, было свыше 60% жиров.
Углеводы. Это важнейшая составная часть зерна злаков; общее содержание этих веществ в зерне может достигать 80%. Основные углеводы, входящие в состав зерна злаков, - крахмал, сахара, клетчатка, гемицеллюлозы, пентозаны.
Содержание крахмала в зерне зависит от сортовых особенностей или условий выращивания культур и может существенно изменяться: в зерне пшеницы от 49 до 73%, ржи - от 55 до 73, ячменя – от 45 до 68, овса – от 34 до 64, проса – от 51 до 70.
Сахара в зерне злаков имеются в значительном количестве, которые используются в первый период прорастания развивающимся зародышем.
В семенах большинства бобовых культур главный запасной углевод – крахмал. В зависимости от условий выращивания его количество в семенах разных сортов гороха может быть от 40 до 55%, бобов – от 40 до 50, фасоли – от 40 до 60, вики – от 40 до 55, чечевицы – от 45 до 60%. В семенах сои основное запасное вещество – жир, а среднее содержание крахмала в ней – только 3%. Обычно количество крахмала в семенах сои не превышает 5%, а иногда его там нет. В люпине также очень мало крахмала, и запасные безазотистые вещества в его семенах представлены главным образом пентозанами, пектиновыми веществами и другими полисахаридами. В семенах синего люпина до 11% массы семян составляет тетрасахарид люпеоза.
Основным сахаром у всех видов бобовых является сахароза, а моносахаридов в них очень мало. В семенах некоторых бобовых культур содержится трисахарид раффиноза, а иногда и другие сахара. Клетчатка, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, пентозаны входят в состав семенных оболочек, клеточных стенок или играют роль запасных веществ.
Углеводы семян масличных культур изучены сравнительно мало. В оболочках семян содержится в основном клетчатка (до 60 – 70%) и гемицеллюлозы, а также некоторое количество пектиновых веществ и пентозанов. В ядре преобладают более подвижные формы углеводов. В ядрах большинства семян масличных растений обычно содержится 2 – 5% растворимых сахаров (среди которых преобладает сахароза) и 2 – 3% клетчатки, гемицеллюлоз и пектиновых веществ.
В семенах масличных культур крахмала, как правило, нет или он содержится в незначительном количестве, но в них всегда есть небольшое количество пентозанов.